DDR4 czy DDR3L do Core i5-6600K lub Core i7-6700K (Intel Skylake)? Test

Podkreślamy: oficjalnie, ponieważ Intel przestrzega przed używaniem modułów o standardowym napięciu (1,65 V) z procesorami Skylake. Jak twierdzi, może to być dla nich szkodliwe. Trudno te informacje w jakikolwiek sposób zweryfikować, więc zakładamy, że Intel miał swoje powody i mogło się to wiązać m.in. z mniejszym zapotrzebowaniem niskonapięciowych modułów na energię. Na potrzeby niniejszego artykułu poniekąd byliśmy zmuszeni do zastosowania modułów o napięciu 1,65 V, w przeciwnym razie nie osiągnęlibyśmy taktowania DDR3-2400 czy DDR3-2666 przy zachowaniu sensownych opóźnień, przede wszystkim parametru CL (CAS latency). Zarówno procesor, jak i platforma testowa działały poprawnie z napięciem zasilającym niezalecanym przez Intela, jednak ustawiliśmy je wyłącznie do testów i nie będziemy nikogo zachęcać, by robił tak w codziennym użytkowaniu.

Dla kogo DDR3(L) na platformie Skylake?

Zainteresowani użyciem pamięci DDR3 na platformie Skylake będą przede wszystkim ci, którzy modernizują komputer i chcą wykorzystać dotychczasowe moduły. Ponieważ do niedawna DDR3 była znacznie tańsza od DDR4, sprawdziliśmy, jak kształtują się ceny modułów w dniu opublikowania artykułu.

Najtańsze zestawy DDR3L 2 × 4 GB:

• 2 × 4 GB DDR-1600 CL9 – od 200 zł
• 2 × 4 GB DDR-1866 CL11 – od 200 zł
• 2 × 4 GB DDR-2133 CL11 – od 260 zł.

Najtańsze zestawy DDR3 2 × 4 GB:

• 2 × 4 GB DDR-1600 CL9 – od 190 zł
• 2 × 4 GB DDR-1866 CL9 – od 200 zł
• 2 × 4 GB DDR-2133 CL10 – od 230 zł
• 2 × 4 GB DDR-2133 CL9 – od 250 zł.

Najtańsze zestawy DDR4 2 × 4 GB:

• 2 × 4 GB DDR-2133 CL16 – od 190 zł
• 2 × 4 GB DDR-2133 CL15 – od 230 zł
• 2 × 4 GB DDR-2400 CL15 – od 240 zł.

Najtańsze zestawy DDR3L 2 × 8 GB:

• 2 × 8 GB DDR-1600 CL9 – od 350 zł
• 2 × 8 GB DDR-1866 CL11 – od 350 zł.

Najtańsze zestawy DDR3 2 × 8 GB:

• 2 × 8 GB DDR-1600 CL9 – od 330 zł
• 2 × 8 GB DDR-1866 CL9 – od 390 zł
• 2 × 8 GB DDR-2133 CL10 – od 430 zł.

Najtańsze zestawy DDR4 2 × 8 GB:

• 2 × 8 GB DDR-2133 CL15 – od 420 zł
• 2 × 8 GB DDR-2400 CL15 – od 420 zł
• 2 × 8 GB DDR-2666 CL15 – od 480 zł.

Jakie wnioski można wyciągnąć z tego porównania? W przypadku zestawu 2 × 4 GB różnica cenowa między umownymi odpowiednikami z rodzin DDR3 i DDR4 jest bardzo mała. Nieco większa staje się wtedy, gdy w planach są dwa moduły po 8 GB, szczególnie jeśli mają to być najtańsi reprezentanci danego standardu (DDR3-1333 celowo pomijamy, ponieważ kosztują praktycznie tyle samo co DDR3-1600), a właśnie na takie decyduje się większość kupujących. Ponadto wybór zestawów DDR3L jest zdecydowanie mniejszy niż wybór zestawów DDR3 i w większości przypadków niskonapięciowe moduły będą miały większe opóźnienia (CL).

Sądzimy również, że łączenie modułów DDR3/DDR3L z procesorami Skylake pozostanie rzadkością, chociażby ze względu na małą liczbę płyt głównych obsługujących DDR3. Dużą część z nich stanowią tanie konstrukcje, a najbardziej wymagający, w tym podkręcacze, mają do wyboru raptem... ASRocka Fatal1ty Z170 Gaming K4/D3.

Jednak nie bylibyśmy sobą, gdybyśmy nie sprawdzili różnic w wydajności wynikających z zastosowania różnego taktowania pamięci DDR3 i DDR4. Najpierw krótkie przypomnienie technikaliów związanych z RAM-em.

Taktowanie pamięci a opóźnienia

Choć to coraz mniej popularny mit, mamy wrażenie, że już zawsze będzie powracać niczym kolejna część Call of Duty na jesień. Przez wiarę w niemalże boską moc opóźnień dostępu do pamięci (CL) dla wielu osób moduły DDR4-2400 CL15 nigdy nie będą tak atrakcyjne jak DDR1-400 CL3 ze względu na duże opóźnienia. To kompletne niezrozumienie tematu.

Tę kwestię poruszaliśmy już wielokrotnie, chociażby w artykule dotyczącym DDR4, ale warto ją przypomnieć. Najbardziej zaawansowanych Czytelników, którym niestraszny jest gąszcz pojęć, skrótów i szczegółów technicznych, odsyłamy do kompendium wiedzy o DDR4.

Opóźnienia w dostępie do pamięci są wyrażane w liczbie cykli zegara. CL2 oznacza, że kontroler RAM musi czekać dwa cykle zegara na otrzymanie bajta danych z otwartej strony pamięci. Popularne i tanie moduły DDR3 mają dziś prędkość DDR3-1600 i opóźnienia CL10 10-10-27. Liczba 1600 to liczba milionów transferów na sekundę na magistrali DDR, co oznacza taktowanie z częstotliwością 800 MHz. Czas trwania jednego cyklu to 1/800 000 000 s, czyli CL10 oznacza opóźnienie 12,5-nanosekundowe.

Tymczasem w DDR4 o prędkości DDR4-2400 i opóźnieniu CL = 15 jeden cykl zegara trwa 1/1 200 000 000 s, a więc CL15 oznacza opóźnienie 12,5 ns.

Kontroler pamięci czeka na dane tak samo długo, choć względne opóźnienie wyrażone w liczbie cykli zegara wydaje się dłuższe. Ukochana przez osobników żyjących w zeszłym stuleciu pamięć DDR1-400 CL3 ma opóźnienie CL = 15 ns, a przepustowość – sześć razy mniejszą od DDR4-2400.

Mnożniki RAM

Kwestia mnożników pamięci może się wydawać na pierwszy rzut oka skomplikowana, choć jak to mówią, wszystko jest trudne, nim stanie się proste i gdy raz się to zrozumie, zostanie to w pamięci na zawsze. Ideę mnożników opisywaliśmy wraz z platformą Haswell-E. Skylake częściowo jest pod tym względem zbliżona. Przede wszystkim rozdzielono zegar bazowy (BLCK) oraz zegar taktujący łącza PCI Express i DMI, zniknął mnożnik BCLK i doszły połówkowe mnożniki RAM. Szczegółowo to zagadnienie przedstawiliśmy w artykule dotyczącym architektury Skylake. Ale po kolei.

Zacznijmy od tego, jakie rodzaje pamięci są oficjalnie obsługiwane przez wykorzystany do testów procesor, Core i7-6700K. To DDR4-1866, DDR4-2133, DDR3L-1333 oraz DDR3L-1600. Wszystkie szybsze opcje są traktowane jako podkręcanie i choć producenci je udostępniają i ułatwiają korzystanie z nich, to nie gwarantują ich poprawnego działania.

DDR-2133 jest tylko nazwą i nie oznacza, że pamięć jest taktowana z częstotliwością 2133 MHz. Powie nam o tym chociażby rozwinięcie angielskiego skrótu DDR: Double Data Rate. Tak więc rzeczywiste taktowanie pamięci DDR-2133 wynosi 1066 MHz.

Ta wiedza pozwala przejść do punktu mówiącego o tym, jak taktowanie jest liczone. Spójrzmy najpierw na równanie:

100,00 MHz (BCLK) × 4/3 (mnożnik odniesienia RAM) × 8 (mnożnik RAM) =

= 1066 MHz = DDR-2133

Zrozumienie go wymaga zagłębienia się w kolejne szczegóły techniczne.

1. Wszystkie sygnały taktujące są otrzymywane z jednego zegara źródłowego (BCLK), domyślnie 100-megahercowego (pierwszy element równania).
2. Nowością w platformie Skylake jest sposób regulowania taktowania BCLK. Odbywa się to bez wykorzystania mnożników i można zmieniać taktowanie z dokładnością 0,125 MHz.
3. Z BCLK otrzymuje się taktowanie RAM-u, rdzeni x86 w procesorze oraz pamięci podręcznej L3 i magistrali pierścieniowej.
4. Taktowanie RAM-u jest otrzymywane z BCLK i dwóch mnożników: pierwszy wynosi 1 lub 4/3, drugi zaś – od 6 do 40 i rosną one co 0,5 – jest to nowość wprowadzona w platformie Skylake (drugi i trzeci element równania).
5. Pierwszy z tych mnożników można potraktować jako wybór, czy taktowanie pamięci ma być wielokrotnością 100 MHz czy 133 MHz.

Tak więc w celu uzyskania określonego taktowania pamięci można m.in. manipulować dwoma mnożnikami: mnożnikiem odniesienia RAM i mnożnikiem RAM (drugi i trzeci element równania). Dlatego pamięć DDR-2400 można uzyskać na dwa sposoby:

...pierwszy, który w UEFI może być opisany jako 100:100...

100,00 MHz (BCLK) × 1 (mnożnik odniesienia RAM) × 12 (mnożnik RAM) =

= 1200 MHz = DDR-2400

...oraz drugi, który często jest oznaczony jako 100:133...

100,00 MHz (BCLK) × 4/3 (mnożnik odniesienia RAM) × 9 (mnożnik RAM) =

= 1200 MHz = DDR-2400

Co to zmienia w praktyce? Doświadczony Czytelnik na pewno pamięta, że do tej pory w każdej platformie z niecałkowitymi mnożnikami typu 4/3 występowały różne niepożądane efekty wpływające na wydajność. W przesyłaniu danych między dwoma strefami układu pracującymi z różnymi prędkościami trzeba wykorzystać jakieś kolejki lub bufory; ich zachowanie często jest opisane ukrytymi parametrami, na które użytkownik nie ma wpływu. W platformie Skylake tego problemu nie zaobserwowaliśmy. Czasami wręcz... mnożniki pamięci będące wielokrotnością 133 MHz (z mnożnikiem odniesienia RAM 4/3) zapewniały minimalnie lepszą wydajność niż te będące wielokrotnością 100 MHz.

Crucial DDR3L-1866 1,35 V CL13 (2 × 8 GB)

G.Skill Ripjaws X DDR3L-1600 CL9 1,35 V (2 × 4 GB)

HyperX DDR3L-1866 CL11 1,35 V (2 × 8 GB)

G.Skill Ripjaws V DDR4-3200 CL16 (2 × 4 GB)

Płyty główne zostały wybrane ze względu na bardzo zbliżoną specyfikację. Oczywiście – na tyle, na ile pozwoliła obsługa różnych typów pamięci.

System operacyjny:

• Windows 10 64-bitowy.

Sterowniki:

• Nvidia GeForce 358.50 WHQL.

Porównanie wydajności w grach

Testy przeprowadziliśmy z użyciem procesora Intel Core i7-6700K @ 4,1 GHz, co miało wyeliminować ewentualne wahania w działaniu mechanizmu turbo na płytach głównych. Kartą graficzną był model EVGA GeForce GTX 980 Ti Classified.

Dla lepszej czytelności opisaliśmy na wykresach mnożniki pamięci wyłącznie przy nazwach tych modułów, dla których przeprowadziliśmy dwa testy i w których założone taktowanie, na przykład DDR3-2400, osiągnęliśmy przy użyciu zarówno mnożników pamięci 1, jak i 4/3.

Porównanie wydajności w programach użytkowych

Testy przeprowadziliśmy z użyciem procesora Intel Core i7-6700K @ 4,1 GHz, co miało wyeliminować ewentualne wahania w działaniu mechanizmu turbo na płytach głównych. Kartą graficzną był model EVGA GeForce GTX 980 Ti Classified.

Dla lepszej czytelności opisaliśmy na wykresach mnożniki pamięci wyłącznie przy nazwach tych modułów, dla których przeprowadziliśmy dwa testy i w których założone taktowanie, na przykład DDR3-2400, osiągnęliśmy przy użyciu zarówno mnożników pamięci 1, jak i 4/3.

Podsumowanie

Za podsumowanie najlepiej posłużą uśrednione wyniki wydajności w grach...

...jak i w programach użytkowych:

W grach różnica między skrajnymi wynikami, tj. osiągami DDR3-1600 oraz DDR4-3000 CL15/DDR4-3333 CL16, wynosi niecałe 11%, a w programach użytkowych spada do 6%. Wyniki te są zgodne z naszymi oczekiwaniami, ponieważ już wcześniej mierzyliśmy różnice między różnymi parametrami pamięci DDR3, tyle że tamte testy przeprowadziliśmy jeszcze z użyciem platformy Haswell.

Ci, którzy spodziewali się przyrostu wydajności po zastosowaniu pamięci DDR4, mogą się poczuć lekko zawiedzeni, ponieważ szybkie moduły DDR3 umieją im dorównać w grach i dopiero w narzędziach można liczyć na nieco wyższą wydajność.

Pytanie, na który standard pamięci się zdecydować, wybierając platformę Skylake, nie może być związane wyłącznie z wydajnością, lecz należy je zadać w kontekście posiadanego sprzętu i dostępnej gotówki. Istnieje spora szansa, że obecny użytkownik szybkich modułów DDR3 nie będzie chciał się z nimi rozstawać i postara się je połączyć z procesorem Skylake. Mimo że podczas testów moduły nie sprawiały problemów przy napięciu zasilającym zwiększonym do 1,65 V, należy pamiętać, że procesory Skylake oficjalnie obsługują wyłącznie niskonapięciowe moduły DDR3L (1,35 V) i że Intel przestrzega przed stosowaniem wysokonapięciowej pamięci. Ponadto wybór płyt głównych obsługujących DDR3 jest zdecydowanie mniejszy niż płyt z obsługą DDR4, przy czym duża część to tanie konstrukcje. Nie wszystkim będą odpowiadać, a już szczególnie nie przypadną do gustu wymagającym użytkownikom komputera, którzy jakiś czas temu sporo wydali na moduły DDR3.

Ci, którzy dopiero kompletują platformę i nie są obarczeni sentymentem do obecnych modułów, naszym zdaniem nawet nie powinni się zastanawiać, tylko wybrać DDR4. Różnica cenowa między umownymi odpowiednikami DDR3 i DDR4 jest albo pomijalna, albo niewielka, więc zdecydowanie lepiej wybrać nowszy standard, tym bardziej że wybór zarówno modułów DDR4, jak i obsługujących je płyt głównych jest większy.

A jeśli ktoś jeszcze boi się DDR4 ze względu na „wysokie opóźnienia”, niech przeczyta ponownie jedną z wcześniejszych stron i dopiero wtedy zabiera się do komentowania ;)

Sprzęt do testów dostarczyły firmy:

Asus

Crucial

G. Skill

HyperX