DDR5 или DDR4: какую память выбрать для Alder Lake

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Выше мы в подробностях рассказали, в чём DDR5 превосходит DDR4 с точки зрения теории. Однако выкладки так и не дают ответа на вопрос, достаточен ли набор улучшений, предложенный в новой памяти, для того, чтобы у потребителей возник реальный стимул для использования с процессорами Alder Lake именно DDR5 SDRAM. Ведь, во-первых, явно не в пользу DDR5 складываются экономические факторы, а во-вторых, эта память отталкивает от себя слишком высокими значениями латентностей.

Чтобы разрешить все сомнения, мы решили изучить производительность Alder Lake при комплектации системы распространёнными вариантами модулей DDR4 и DDR5, работающими на различных частотах.

В состав тестовых систем вошли следующие комплектующие:

• Процессор: Intel Core i7-12700K (Alder Lake, 8P+4E-ядер + HT, 3,6-5,0/2,7-3,8 ГГц, 25 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: кастомная СЖО EKWB.
• Материнские платы:
  • ASUS ROG Strix Z690-F Gaming WiFi (LGA1700, Intel Z690);
  • ASUS ROG Strix Z690-A Gaming WiFi D4 (LGA1700, Intel Z690).
• Память:
  • 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 14-15-15-35 (G.Skill Trident Z Neo F4-3600C14D-32GTZN);
  • 2 × 16 Гбайт DDR4-4400 SDRAM, 19-19-19-43 (Crucial Ballistix MAX BLM2K16G44C19U4B);
  • 2 × 16 Гбайт DDR5-4800 SDRAM, 38-38-38-70 (Kingston Fury Beast KF548C38BBK2-32);
  • 2 × 16 Гбайт DDR5-6000 SDRAM, 40-40-40-76 (G.Skill Trident Z5 RGB F5-6000U4040E16GX2-TZ5RK).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition (GA102, 1395-1695/19500 МГц, 24 Гбайт GDDR6X 384-бит).
• Дисковая подсистема: Intel SSD 760p 2 Тбайт (SSDPEKKW020T8X1).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Послуживший основой тестовых систем процессор Core i7-12700K использовался в разогнанном состоянии. Частота P-ядер была увеличена до 5,0 ГГц, частота E-ядер – до 4,0 ГГц, частота L3-кеша – до 4,3 ГГц. Работа тестового CPU в таком состоянии была возможна при увеличении напряжения питания до 1,425 В при выборе пятого уровня Load-Line Calibration. Для улучшения стабильности работы памяти при высоких частотах до 1,25 В было увеличено напряжение на системном агенте.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 c установленными обновлениями KB5005635 и KB5006746 и использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 3.10.08.506;
• Intel Chipset Driver 10.1.18838.8284;
• Intel SerialIO Driver 30.100.2105.7;
• Intel Management Engine Interface 2124.100.0.1096;
• NVIDIA GeForce 496.49 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Приложения:

• 7-zip 21.02 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
• Adobe Photoshop 2021 22.4.3 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic 10.3 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
• Adobe Premiere Pro 2021 15.4.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Blender 2.93.5 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
• Corona 1.3 — тестирование скорости рендеринга при помощи одноимённого рендерера. Для измерения производительности используется стандартное приложение Corona 1.3 Benchmark.
• Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.40) – измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта – профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
• Topaz Video Enhance AI v2.3.0 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, которое увеличивается в два раза с использованием модели Artemis Anti Aliasing v9.
• x264 r3059 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.
• x265 3.5+8 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

• Chernobylite. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra.
• Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
• Cyberpunk 2077. Разрешение 1920 × 1080: Quick Preset = Ray Tracing – Ultra.
• Far Cry 6. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA.
• Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality.
• Marvel’s Guardians of the Galaxy. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Preset = Ultra.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA.
• The Riftbreaker. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Texture Quality = High, Raytraced soft shadows = On, Ray traced shadow quality = Ultra, Raytraced ambient occlusion = On.
• A Total War Saga: Troy. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
• Watch Dogs Legion. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#DDR5 против DDR4: тесты производительности

Первая часть тестирования посвящена сравнению производительности Core i7-12700K при работе с DDR4- и DDR5-памятью при выборе модулей различной частоты. Здесь мы будем предполагать, что память работает с настройками по умолчанию, то есть все задержки настраиваются в системе автоматически с применением профилей XMP. Именно такой подход к конфигурированию использует большинство пользователей, и сравнение, проведённое в этом разделе, позволит выяснить, даёт ли выбор более современной и более дорогой памяти какие-либо преференции в наиболее типичных случаях.

В качестве типовых режимов работы DDR4 использовались настройки, которые свойственны популярным модулям памяти Crucial Ballistix, основанным на чипах Micron Rev. E: DDR4-3200 с таймингами 16-18-18-36, DDR4-3600 с таймингами 16-18-18-38, DDR4-4000 с таймингами 18-19-19-39 и DDR4-4400 со схемой задержек 19-19-19-43. Во всех случаях параметр Command Rate устанавливался в 1T, а режимы Gear 1/Gear 2 выбирались по умолчанию: DDR4-3200 и DDR4-3600 работала в синхронном режиме с контроллером памяти, а для более быстрых вариантов памяти использовалось соотношение частот контроллера и памяти 1:2.

DDR5-память также тестировалась в четырёх режимах: DDR5-4800, DDR5-5200, DDR5-5600 и DDR5-6000. Во всех четырёх случаях использовалась схема таймингов 36-36-36-76 и режим Gear 2, однако настройка Command Rate 1T применялась только для DDR5-4800 и DDR5-5200, в то время как работа памяти на более высокой частоте требовала уже включения Command Rate 2T.

Также в контексте этого сравнения важно обратить внимание на то, что используемые в нём модули DDR4, как и большинство представленных на рынке модулей этого типа объёмом 16 Гбайт, – двухранговые. В то же время модули DDR5 аналогичного объёма всегда имеют одноранговую организацию.

Итак, после необходимых предварительных замечаний давайте наконец посмотрим на результаты синтетического теста Cache & Memory Benchmark из утилиты AIDA64. Результаты вполне ожидаемы: DDR5 заметно выигрывает по пропускной способности, в то время как коньком DDR4 является низкая латентность.

Однако, глядя на графики, можно заметить интересные нюансы. Так, можно констатировать, что DDR5 действительно показывает себя более эффективной технологией. В то время как практическая пропускная способность DDR4 составляет 89-93 % от теоретической, в случае DDR5 этот показатель возрастает до 97-98 %. Таким образом, удвоение числа каналов действительно даёт некоторый положительный эффект, и масштабирование производительности подсистемы памяти при переходе от DDR4 к DDR5 идёт быстрее увеличения частоты.

При этом рост практической латентности при переходе на DDR5 совсем не выглядит катастрофическим. Более того, в том случае, если DDR4 работает на высокой частоте в режиме контроллера Gear 2, заметной разницы в латентности вообще не наблюдается. Выигрывают у DDR5 лишь синхронные режимы DDR4 с низкими задержками, то есть DDR4-3200 и DDR4-3600.

По результатам синтетического теста начинает казаться, что выбор для Alder Lake старой DDR4-памяти должен заметно ограничивать его производительность. Однако тестирование в ресурсоёмких приложениях показывает, что всё далеко не так. Задачи, в которых DDR5 даёт однозначно более высокую производительность, действительно существуют. Такая картина наблюдается, например, при архивировании файлов в 7-zip, пакетной обработке фотографий в Lightroom, рендеринге видео в Premiere Pro, перекодировании видео кодеком x265 или при компиляции кода в Visual Studio. В них даже самая медленная DDR5-4800 оказывается быстрее, чем любой из вариантов DDR4. Причём преимущество в производительности даже примитивной DDR5-4800 может в отдельных случаях доходить до весомых 8-10 %, хотя в основном речь всё же идёт о превосходстве на уровне единиц процентов.

Но в то же время есть масса вариантов ресурсоёмкой нагрузки, производительность при которой от типа выбранной памяти практически не зависит. Редактирование фото в Photoshop, увеличение разрешения видео в Topaz AI или финальный рендеринг относятся к задачам, где Alder Lake может с DDR4-памятью работать ничуть не хуже, чем с новейшей DDR5.

Однако если посмотреть на игры, то DDR5 в целом выглядит всё же привлекательнее. Ниже приводится диаграмма с усреднёнными показателями частоты кадров, построенная по результатам тестов в десяти играх. И из неё следует, что DDR5-4800 обеспечивает лучшую производительность, чем любой из вариантов DDR4, с точки зрения как среднего, так и минимального FPS. А если говорить о наиболее скоростной на данный момент памяти DDR5-6000, то с ней достигается как минимум 6-процентное превосходство в играх над любым из имеющихся вариантов DDR4.

Впрочем, в отдельных играх соотношение производительности может быть совсем не таким. Из десяти игр, выбранных для тестов, явное преимущество DDR5-памяти проявляется лишь в шести. А в некоторых случаях обладающая более низкими задержками DDR4-память может оказаться даже более предпочтительным вариантом. Например, подобная ситуация складывается в Chernobylite или в Far Cry 6.

Вывод из представленных результатов можно сделать такой: да, DDR5 действительно для Alder Lake подходит лучше, но пока ни о каком радикальном преимуществе речь не идёт. Новая память даёт единицы процентов выигрыша и может быть реально полезна лишь в каких-то штучных задачах обработки контента. Что же касается геймеров, то им гоняться за DDR5, похоже, особого смысла нет вообще. Особенно сейчас, когда эта память не слишком доступна как по цене, так и по наличию на прилавках.

Однако пока речь шла о том, как показывает себя Alder Lake с разной памятью, если для неё выбраны настройки по умолчанию. В то же время подсистема памяти в современных системах может быть подвергнута глубокой оптимизации путём тщательной ручной настройки таймингов. И энтузиасты, которые привыкли идти таким путём, могут не согласиться с полученными результатами. Поэтому у настоящего тестирования есть вторая часть, к ней и переходим.