內存對DIY玩家來說是再熟悉不過的硬件了,即使是新手玩家都能對內存的容量、頻率、時序等參數有一定了解。在實際的裝機過程中,有的玩家以為把內存隨便插到主機板上能點亮就行,或者直接插滿4條內存追求性能,但不合理的內存插法可能會限制性能的發揮甚至影響平臺的穩定性,“插滿”也不代表性能就好。今天,我們就來科普一下正確的內存安裝姿勢。
為什麼內存插法有講究
我們都知道,當CPU要運行某個程序時,就要先把程序從硬盤調用到內存裡面,CPU再和內存進行數據交換。這主要是因為CPU的速度比硬盤快得多,如果讓CPU直接運行硬盤中的程序,那硬盤的速度會成為性能瓶頸,為了確保CPU的高效工作,就需要一個性能更強的數據暫存區—內存。別看當前頂級PCIe 4.0 SSD的讀寫速度已經達到7000MB/s以上,比DDR2 400內存都快。但這只是順序讀寫性能,而CPU需要運行的程序和數據是不確定的,這就要求非常強的隨機讀寫性能和併發IO性能,並且由於它還要和CPU進行數據交換,還必須做到極低的延遲,因此只有內存才能充當數據暫存區的角色。
高帶寬和低延遲的特性使得內存只能使用並行總線,但並行總線對抗干擾和校驗的要求很高,CPU是通過物理方式也就是電路訪問內存進行數據交換的。如果我們瞭解一下CPU的針腳定義,就可以發現無論是Intel還是AMD CPU的內存插槽,都佈置在與內存相關的針腳一側,縮短內存與CPU之間的距離是降低延遲和傳輸損失最直接的優化方式。
但是大家在查看主機板說明書時,可能會發現很多主機板都推薦將內存條裝在2、4插槽上,而不是離CPU更近的1、3插槽。這是因為多通道內存插槽為了實現高速並行,就要遵循數據信號等長佈線的原則,理論上每個內存插槽到CPU的距離都應該相等。但通過甩線工藝來保證線路等長的方法受到材料科學、電感分佈等限制,不同的主機板有不同的佈線方案,而佈線方案的差異才是內存最佳插法的決定因素。
3種主流的內存佈線方案
現在我們已經知道,主機板內存與CPU相連的線路結構設計是十分重要的,那麼不同內存佈線方案之間究竟有什麼區別呢?目前消費級的酷睿和銳龍CPU都支持雙通道內存技術,CPU內部集成兩個內存控制器,每個控制器控制一個內存通道。根據每個內存通道對應的DIMM插槽(內存插槽)數量,分為1 DPC和2 DPC。1 DPC (DIMM Per Channel)意思是每個通道只做1個內存插槽。同理,2 DPC即為每個內存通道對應2個內存插槽。
直連:1 DPC也叫做直連佈線方案,是直接從CPU佈線連接到內存插槽上,這種佈線方案常見於只有兩條內存插槽的ITX主機板以及高端的超頻主機板上(大部分內存超頻的世界紀錄用的就是這類主機板)。這種佈線的好處是數據可以直接通往各自通道的內存,使內存能獲得最優的電氣性能和最少的信號干擾。最典型的例子就是我們使用技嘉AB350N-Gaming WIFI的ITX主機板,能輕鬆超到DDR4 4600MHz的內存頻率,這在4內存槽的B350主機板上是很難實現的。
T-Type:2 DPC佈線方案被廣泛使用在4內存槽的消費級主機板上,2 DPC又分為T-Type(T-Topology)和D-Type(Daisy Chain)方案。T-Type佈線方案是同一內存通道從處理器插座引線出來,分別連接兩條內存插槽,可以簡單的理解為並聯佈線。T-Type佈線的特點是能儘可能的保證同一內存通道中,兩根插槽到達CPU的物理距離等長,從而減小信號延遲差異。理論上採用T-Type佈線的主機板插入四條內存時,能獲得最好的電氣性能。缺點是僅插入兩條內存時,空著的內存插槽殘線就變成接收干擾的“天線”,反而降低了電氣性能。
D-Type:由於T-Type在只插兩條內存時對性能影響較大,而大多數玩家受制於預算並不會購買4條內存,與其追求插滿的性能表現,不如退而求其次兼顧主流玩家。現在主流主機板都採用D-Type佈線方案,也叫菊花鏈。菊花鏈的佈局方式是從處理器插座直接引線到第一個內存槽上,再由1內存槽直連2內存槽,3、4內存槽同理,可以簡單的理解為串聯佈線。菊花鏈佈線的優勢是當插入2、4內存槽時就能實現最好的電氣性能,但當4條內存都插滿時,同一通道內的內存到達CPU的物理距離不同,會產生延遲干擾。
具體到雙條內存的插法上,採用T-Type佈線方案的主機板,如果只插1、3插槽,信號會向左進行一次折返,這種折返是會產生干擾和損耗,2、4插槽雖然同樣有T-Type佈線方案的殘線影響,但少了折返損耗,電氣性能依然更好。而菊花鏈佈線就更好理解了,插2、4插槽時沒有殘線干擾,信號直通內存。而在安裝單條內存時,也優先選擇更靠近CPU但不會產生殘線的2插槽。當然,這只是普遍的規律,在實際的裝機過程中最好參考主機板說明書。
這裡再教大家一個分辨4內存插槽的老主機板內存佈線方案的技巧:去官網主機板的介紹頁面,詳細參數中一般會有內存兼容表(QVL),如果頻率最高几檔的是插滿4根,那就是T-Type,反之2根的就是菊花鏈。
不同內存插法的性能實戰研究
當我們瞭解T-Type和菊花鏈內存佈線的特性以後,就可以理解為什麼大多數主機板廠商推薦將內存條裝在2、4插槽上了。但大家可能依然對不同內存插法的性能表現沒有具體的概念,畢竟紙上得來終覺淺,接下來我們就進行實際測試來驗證。本次測試平臺所使用的主機板為ROG MAXIMUS Z690 HERO,採用目前主流主機板的菊花鏈內存佈線方案。測試內存是4條宇瞻NOX暗黑女神DDR5 5200內存。
測試平臺處理器:Intel酷睿i9 12900K內存:宇瞻NOX暗黑女神DDR5 5200 16GB×4主機板:ROG MAXIMUS Z690 HERO顯示卡:ROG STRIX RTX3090 O24G硬盤:WD_BLACK SN850 1TB電源:ROG雷神1200W操作系統:Windows 11 專業版
本次測試分為頻率和內存延遲測試,默認打開內存XMP1設定,首先我們將內存安裝到理論性能最差的1、3插槽,發現只有把頻率降低至4400MHz時才能開機。2、4插槽和內存插滿時都能跑到5200MHz,但在默認參數下,內存插滿時並不能直接提升頻率到5200Mz以上。
接著我們以4400MHz為基準,使用AIDA64分別對三種內存插法進行測試,每種插法進行4次測試並記錄下延遲表現。可以看到在同一運行頻率下,1、3插槽的表現是最差的,平均延遲達到90ns,4條內存插滿時的延遲為89ns,2、4插槽的表現最好,只有88.7ns,可見不同內存插法的實際延遲表現與理論表現吻合。
總結:內存插的對,遊戲自然快
這次我們給大家科普了主機板內存佈線方案和內存插法的關係,並且用實際測試驗證了採用不同內存插法的性能表現。在當前採用菊花鏈內存佈線方案的主流主機板上,如果把內存安裝在1、3插槽會大幅影響內存的性能表現,這在運行頻率和抗干擾要求更高的DDR5內存上尤為明顯。而內存插滿和2、4插槽插法的性能差距看似不大,同頻率下,內存插滿甚至有2%左右的帶寬優勢,但後者可以通過拉高頻率或者超頻方式輕鬆做到更低延遲和更大的帶寬,這顯然對遊戲幀率提升的幫助大得多。對普通遊戲玩家來說,內存採用2、4插槽插法是性價比最高的,插滿反而會在一定程度上影響性能表現。當然,如果你是需要運行專業軟件的創意工作者,插滿內存可以顯著提升工作效率。