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DDR4与DDR5内存:什么是DDR5内存,是否值得升级?

发布时间:2022年12月01日 09:23:08    来源: A5互联

最新一代内存已成为主流,但与DDR4内存单元相比,DDR5内存能提高多少性能?

如果你今天买了一台新电脑,它很可能正在使用DDR5内存。顾名思义,这代表了第五代双倍数据速率(DDR)RAM标准,最初制定于2000年。

与DDR5内存一样,DDR4是一种通用标准,正式有七种风格,分别称为DDR4-1600、1866、2133、2400、2666、2933和3200。您可能会认为数字表示不同变体的运行速度,并且这基本上是正确的,尽管由于DDR以两倍于内部时钟的速度传输数据,DDR4-1600模块实际上以800MHz运行,等等。

查看DDR5选项,您会发现它们从DDR5-4800开始一直到DDR5-7200。这是一个巨大的增长,最高频率增加了一倍以上,但这并不一定意味着配备DDR5内存的商务笔记本电脑的运行速度是配备DDR4内存单元的笔记本电脑的两倍。

DDR5内存如何工作?

RAM模块中的芯片速度很快,但它们无法在每个时钟周期读取或写入完整的64位数据块。如果您查看现代DIMM双列直插式内存模块(DIMM)的规格,您会发现每个模块都有一组指定的时序,这些时序指示存储和获取数据实际需要多少个时钟周期。这些通常写成一系列的四个数字,例如16-20-20-34。

要理解这些数字,您需要知道RAM是按虚拟网格排列的:后三个数字告诉您选择特定“行”内存进行读取需要多少个时钟周期,第一个告诉您如何然后从所需的“列”中检索数据将花费许多周期。

这个初始值称为列地址选通(CAS)延迟,与时钟频率一起,它通常是决定RAM模块相对速度的最重要因素。这是因为大多数RAM操作涉及从一行中的连续列读取一系列值,因此行选择的开销相对较少出现——而CAS延迟适用于访问的每个值。

因此,具有上述时序的DDR4-3200模块将能够每16个时钟周期提供一个数据块;由于时钟运行在1.6GHz,这意味着RAM模块需要10ns才能完成对活动行中指定位置的数据的请求。

您可以通过检查BIOS或安装适用于Windows的免费工具(例如HWiNFO64)轻松检查您自己的RAM的时序。这提供了一个表格,显示系统中每个DIMM的时序和时钟速度,而摘要显示了总安装内存、类型、时钟速度和通道模式——我们将在下面讨论。

理想情况下,为了获得最佳性能,您需要高时钟速度和低时序数字。不幸的是,虽然让内存模块以更高的频率运行相对简单,但让实际的内存单元更快地响应却更难,也更昂贵——因此更快的DIMM往往有更高的延迟,至少在时钟周期方面是这样。因此,DDR4和DDR5模块之间的性能差异远小于您的预期。

DDR5内存比DDR4内存快多少?

不可能简单的说DDR5比DDR4模块“快百分之多少”。即使是两个DDR4模块的性能也可能大相径庭。然而,通过大量测试,我们可以了解这两个RAM系列提供的性能范围。

对以不同速度运行的高端模块进行了一系列基准测试。发现DDR5具有很大的技术优势,更快的频率直接转化为更高的带宽。

然而,在您急于放弃DDR4系统之前,请记住日常计算任务可能会花费一小部分时间等待内存访问。事实上,由于DDR5的时序比DDR4高得多,因此涉及在RAM位置之间不断切换的工作流程可能看不到更新的内存技术带来的好处。

为衡量实际性能,使用AdobeLightroom、AdobePhotoshop、CinebenchR23、HandBrake和MicrosoftOffice等实际应用程序进行了单独测试。它发现DDR5的实际性能优势远没有合成带宽比较所显示的那么明显。虽然据称最快的DDR5提供的带宽几乎是经过测试的最慢的DDR4的三倍,但实际接近25%。

这当然不容小觑,对于重量级的数据处理任务,这种规模的提升是非常值得的。然而,单个16G BDDR5-6400DIMM目前的价格约为2100元,而相同容量的DDR4-21333模块售价为500元左右,因此升级是否物有所值完全是另一个问题。

DDR5内存与DDR4内存的功耗

时钟速度并不是DDR几代之间的唯一变化。随着制造工艺的改进,DDR数据密度增加,使计算机能够支持不断增长的RAM分配,而无需大量内存插槽或将数十个芯片焊接到主板上。

使用DDR4内存,单个RAM芯片通常可以存储多达2GB的信息;由于DIMM通常每个模块最多使用八个芯片,这意味着您通常不会看到大于16GB的DDR4DIMM。DDR5将标准提升至每个芯片8GB,为在单个DIMM上存储64GB铺平了道路。

然后是电源管理。较旧的DDR3 DIMM需要1.5V的标准电源,但DDR4将其降至1.2V,而DDR5将其进一步降至1.1V。实际上,与CPU和GPU相比,这些变化并没有转化为功耗的显着降低。无论如何,实际消耗的电量取决于DIMM上安装的芯片数量以及它们的工作强度。

然而,就像CPU一样,较低的电压可以使内存芯片运行得更快而不会过热。这意味着制造商可以设置更高的工作频率-用户可以进一步推动事情以挤出一点额外的性能。

如何提升DDR5内存性能

测试你的内存

如果您想调整RAM的速度和时序,请做好多次试验和错误的准备,因为如果您推得太远,可能不会立即明显。奇怪的单位故障可能不会产生任何明显的影响,直到它发生在系统进程的中间并导致Windows突然蓝屏。

如果您不想通过困难的方式找出答案,您可以使用Windows的内置内存诊断工具来彻底测试您的RAM是否正常工作——只需打开“开始”菜单并键入其名称即可找到它。

问题是,因为这个工具需要访问已安装的全部RAM,所以它必须在Windows之外运行——您需要重新启动系统并等待测试完成,然后才能返回桌面。这可能会很慢,具体取决于您安装了多少内存(以及它有多快),30分钟的等待并不少见。

使用XMP提升DDR5内存性能

每个RAM模块都使用称为串行存在检测(SPD)的系统将其官方频率和时序规范编码到硬件中,但这并不一定意味着它仅限于这些速度。BIOS设置通常会让您自由发挥,以尽可能多地提高速度和降低延迟。问题是,如果你超出官方规范太远,你将开始出现RAM错误,迟早你的整个系统很可能会崩溃。

XMP标准让您可以相对安全地超频;它允许内存制造商将额外的配置文件嵌入到他们的模块中,这些配置文件超出了JEDEC批准的SPD值,以解锁他们能够达到的最大速度。例如,DDR5-5600模块通常运行在2.8GHz,但制造商可能会根据其测试决定提供将频率调高至2.95GHz的XMP配置文件。可以放心选择这个,芯片可以在这些速度下稳定运行。第二个更雄心勃勃的配置文件也可能包括在内,这可能需要额外的冷却才能可靠地运行。

Intel最初设计了XMP,但现在广泛的主板支持它——甚至许多AMD的主板。通过DDR5,它获得了升级:虽然DDR4模块使用的XMP2标准允许嵌入两个配置文件,但XMP3支持第三个配置文件以提供额外的灵活性,以及两个用户可配置的自定义配置文件,因此您可以试验自己的系统和存储最适合您的内存设置。

这听起来可能过于复杂,但最新的Intel芯片(AlderLake和更新版本)包含一项称为动态内存提升的新功能,可根据工作负载在XMP配置文件之间自动切换。当系统需要突发数据时,RAM会超频,然后在事情安静下来时允许减慢速度并冷却。

双通道DDR5内存

影响RAM性能的最后一个因素是它是否在双通道配置中运行。乍一听,这可能有点令人困惑,因为所有DIMM都是双通道设计的——换句话说,它们的行为就像两个并行工作的独立内存模块,提供双倍于旧的单通道SIMM的带宽。

然而,在现代主板上,您还可以在成对插槽中安装匹配的DIMM并并行运行它们,从而将带宽再增加两倍。这就是内存升级套件通常以成对DIMM而不是单个模块的形式出售的原因之一。

DDR4和DDR5都可以在双通道配置中配置,但DDR5更进一步。DDR4DIMM使用单个64位数据总线,而DDR5将其分成两条协同工作的32位总线-因此通过匹配的模块,您可以利用不是两个而是三个并行度的优势。

正如我们所提到的,您可以使用HWiNFO64等工具轻松检查您的系统是否正在利用双通道RAM。如果事实证明您处于单通道模式,那通常只意味着您的DIMM不相同。如果是这样,那也没什么大不了的:双通道内存通常提供不到5%的实际速度提升。如果您已经在使用不匹配的DIMM,您可能会从添加另一个而不是替换现有模块以启用双通道操作中获得更大的好处。