Сравниваем частоты DDR4 в XMP и OC на Intel Core i9-12900K

В сегодняшнем материале поговорим о работе DDR4 с 12-м поколением процессоров Intel и влиянии частоты памяти на производительность. Затронем как сравнение xmp, так и не менее интересное сравнение частот с близкими в наносекундах первичными таймингами и затянутыми второстепенными. Заодно ещё раз наглядно покажем тот потенциал производительности, который скрыт за пределами первичных таймингов. Естественно, основа сравнения - игровые тесты.

Тестовый стенд

Итак, в качестве тестового стенда выступит Core i9-12900K с фиксированными частотами ядер на 5,2 и 4,1 ГГц для производительных и энергоэффективных соответственно. Материнская плата - ASUS ROG Strix Z690-A D4, видеокарта - ROG STRIX RTX 3090, операционная система - Windows 11.

Подбираем частоты XMP для DDR4

На памяти остановимся чуть подробнее. Заданная тема вроде бы предполагает большой набор комплектов, но мы обойдёмся всего одним. Дело в том, что на действительно удачных микросхемах памяти можно в точности эмулировать практически любую конфигурацию таймингов xmp из предложенных производителями. А наш комплект G.Skill как раз обладает такими чипами. Хmp 3600 МГц с RCD 14 - это серьёзная заявка и комплект себя зарекомендовал на практике.

Начнём с малого. 3200 МГц уже привычно являются неким стандартом и отправной точкой для DDR4 памяти в сборке игрового сетапа. Что-то лучше таймингов 14-14-14 представить трудн. И именно этот вариант будет отвечать за частоту 3200, которая является максимально гарантированной для Alder Lake и одновременно пределом для материнских плат с чипсетом, ограниченным в разгоне памяти.

Собственно, родной xmp комплекта 3600 МГц - 14-14-14-34, ровно те же первичные тайминги с напряжением на 100 мВ выше. Отдельно высчитанные задержки Aida 64 несут мало пользы, но в данном случае на одном и том же процессоре и с одним и тем же комплектом памяти нс могут дать смутные намёки на производительность в отдельных задачах. Также частота 3600 МГц, скорее всего, станет границей возможностей не K процессора с заблокированным напряжением SA.

Выбор следующей частоты стоит объяснить. Гарантировать работоспособность контроллера памяти intel 12го поколения в Gear1 на частотах выше 3600 МГц нет никакой возможности и довольно часто можно встретить экземпляр с предельным значением как раз где-то на отметке в 3866 МГц. Причём для серий i7 и ниже это наиболее актуально. Встречаются как удачные по контроллеру процессоры, так и не очень. Но было бы слишком оптимистично заявлять, что все работают с частотами выше 3866 МГц. Более того, просто включить xmp в биосе и удачно загрузиться, скорее всего, не выйдет. Высока вероятность, что придётся вручную задать напряжение SA и VDDQ TX.

Найти достойный комплект с именно такой частотой нелегко, зато можно обратить внимание на частоты выше. Допустим, у вас роскошный аналог нашего комплекта с xmp 4000МГц CL14, но процессор не может одолеть планку выше 3866 МГц. В этом случае без вмешательства в тайминги можно будет просто чуть снизить эффективную частоту.

Значения выше 4000 МГц в Gear1 уже для наиболее удачных экземпляров процессоров. Не будем стесняться и сразу поднимем планку до 4200 МГц, выше - уже для обладателей исключительной удачи. Этой частоты хватит для обозначения уровня условно максимального быстродействия. Дальше выбор первичных таймингов. Тут всё не так просто. Элитных комплектов с близкой частотой нет, 14-15 использовать не совсем честно. С другой стороны, честное сравнение мы оставим на секцию с настройкой, так что выбрать тайминги от реально существующего комплекта 4266 МГц 17-18 будет вполне резонно. СL в наносекундах чуть уплыл за границы 8-ми, но всё ещё лучше, чем у xmp 3200 МГц.

Стоит попробовать использовать и режим Gear2. Для двуранговых комплектов это испытание не самое лёгкое, но удалось добиться работы на частоте 4600 МГц CR1. В данный момент ниша высокочастотных наборов занята в основном микросхемами Hynix с высоким RCD. Для Samsung B-Die можно было бы использовать 18-22, но чтобы отмести всякие сомнения, единственная конфигурация Gear 2 будет снабжена довольно низкими значениями CL-RCD - 17-18. Частоты ниже не очень интересны и наверняка проиграют доступным в 1 к 1 варианте, что уже выявлялось прежних наших сравнениях.

Заканчиваем длительное вступление и переходим к игровым тестам.

Тесты памяти с разными XMP

Тесты в играх

Starcraft 2, 1080p, максимальные настройки. Это игра, которую в требовательности к пропускной способности памяти заподозрить трудно, скорее в ней важно время доступа. Тем не менее, из трёх высокочастотных XMP впереди 4200 МГц, хотя в терминах нс по таймингу CL он и самый медленный. С другой стороны, 3200 МГц CL 14, отстающий и по частоте, и по приведённому к нс значению первичных таймингов, закономерно в отстающих и с самым большим отрывом от соседнего xmp - около 4%. Остальные сравниваемые конфигурации отличаются минимально, причём особенно близки 3600 и 3866 МГц, хотя номинально у второго варианта и частота выше, и CL меньше в нс.

А как там поживает Gear2? Старкафт - явно не та игра, где увеличение ПСП могло бы сказаться положительно на фоне снижения частоты контроллера памяти. Если сравнить с XMP 3600 МГц, то ожидаемо получаем отставание в этой игре, не говоря уже о более высоких значениях частот в режиме 1 к 1. Фактически в Старкрафте 4600 МГц в Gear2 показывают результат близкий к 3200 МГц и это с преимуществом по абсолютной задержке первичных таймингов.

Total War Saga Troy, 1080p, максимальный пресет, экстремальное качество травы и такой же размер отрядов, масштабирование - 50%. Подход к использованию процессора с такими настройками противоположен старкрафтовскому, все вычислительные мощности используются по-максимуму. Вполне ожидаемо ПСП начинает играть важную роль с таким количеством ядер. В этих условиях преимущество xmp 3600 МГц над 3200 МГц достигает 10%. В целом различие между всеми конфигурациями увеличилось. Так, между крайними вариантами накапливается более 25% разницы.

Gear2 тоже не падает лицом в грязь с такой нагрузкой. Увеличение пропускной способности памяти положительно сказывается на фпс в экстремальной трое. Память на частоте 4600 МГц не только опережает 3600МГц в синхронном режиме, но и 3866 МГц, лишь немногим уступая лидеру. Разница между 4200 и 3866 МГц почти такая же значительная, как и между вариантами с самой низкой частотой в сравнении.

Теперь от игр-индикаторов обратимся к чуть более реальным примерам: Cyberpunk 2077, 1080p, пресет трассировка лучей ультра, угол обзора - 85, DLSS ультрапроизводительность, освещение трассировкой выключено, тени и и отражения включены. Различия между конфигурациями стали меньше, чем в Трое, как и общий процент загруженности процессора, но тенденции сохранились. Самая большая разница - между 3200 и 3600 МГц: около 7% по среднему значению и до 10% по редким событиям. А для 4200 и 3866 МГц различие составило 6-8%.

Режим с половинной частотой контроллера памяти в этой игре чувствует себя очень уверенно, значительно опережает 3600 МГц в Gear1 и совсем немного уступает только самому высокочастотному варианту синхронной работы памяти.

Плавно снижаем требования к количеству ядер. Следующая игра - Far Cry 6, 1080p, ультра пресет, HD текстуры выключены, обе настройки трассировки включены, масштабирование - 0,5. Меньше загруженных ядер - меньше различий в производительности между памятью с разной частотой. Тем не менее, между 3200 и 3600 МГц имеется зазор в 5% по среднему количеству кадров в секунду, а в редких событиях и того больше. Удивительным выглядит наличие измеряемой разницы между 3600 и 3866 МГц профилями, при этом между двумя высокочастотными конфигурациями различия меньше. Нет такой конкуренции между ядрами за ПСП - нет и влияния в десятки процентов; между крайними вариантами связок процессор-память чуть больше 10% разницы.

Тем более удивительным кажется приличный результат Gear2 режима. Он быстрее 3600 МГц в синхронном режиме и не уступает 3866 МГц профилю. Конечно, для постоянных наших зрителей такие результаты не будут новостью. Похожее сравнение ранее проводилось и для процессоров Интел 11 поколения. Многие выводы не утратили актуальности.

Итак, если вы не собираетесь копаться в таймингах оперативной памяти и экспериментировать с разгоном частоты, то главное внимание стоит уделить частоте XMP. Первичные тайминги тоже влияют на итоговую производительность, но, как мы выяснили в прошлом материале со сравнением DDR4 и DDR5, их вклад не так высок.

Кроме того, там же можно проследить почти отсутствующее влияние на итоговую игровую производительность при упоре в возможности видеокарты. Но не стоит пренебрегать качеством планок памяти вовсе. Многие соревновательные дисциплины, а вернее уверенный киберспортивный уровень фпс зависит строго от конфигурации DDR.

Синтетические тесты

Несколько тестов с синтетической и подобной рабочей нагрузкой дополнят картину сравнения xmp.

Geekbench 5 заметно откликается на частоту памяти только в многопоточном результате. Отличия между 3200 и 3600 МГц сопоставимы с разницей у 3866 и 4200 МГц. Gear2 режим чуть лучше 3866МГц с синхронной частотой памяти и контроллера.

Не каждый рендер способен получить прибавку от увеличения производительности подсистемы памяти, но Corona может. В бенчмарке можно выделить наибольшую разницу между первыми двумя конфигурациями, дальнейшее повышение частоты без настройки вторичных таймингов слабо влияет на итоговую производительность. 4600 МГц в 2 к 1 режиме чувствует себя не очень уверенно в бенчмарке, лишь немного обгоняет синхронные 3600 МГц.

В бенчмарке архиватора 7-zip главное, как и полагается, скорость сжатия. Различия между профилями с сопоставимой разницей по частоте схожие - около 9%. Gear2 режим памяти на частоте 4600 МГц выдаёт схожие с 3866 МГц профилем результаты.

Разгон

Теперь перейдём к настройке второстепенных таймингов, заодно проведём интересное сравнение. Будем отталкиваться от вполне посильных для многих комплектов набора первичек 16-16 на частоте 4200 МГц, а для частот ниже выберем максимально близкие по абсолютному значению в наносекундах аналоги. Скалировать будем набор первичек и RFC, остальные тайминги будут идентичны, что в целом как бы тоже не совсем правильно, но по факту влияние незначительного их уменьшения на частотах ниже 4200 МГц будет неотличимо от погрешности измерений.

Итак, для 3866 МГц получаем 15-15 и RFC 272. Наносекунды в Аиде увеличились незначительно, а вот ПСП сократилось заметно.

Не устанем напоминать: сейчас Aida не умеет верно измерять этот параметр для Alder lake. Гначения выше теоретических максимумов и числа можно использовать в качестве абстрактных баллов, и главное - не трогать частоту шины.

Для 3600 МГц расчёт предлагает те же CL-RCD, что и для xmp, но RAS ниже, а RFC уже 256. Aida накидывает чуть больше 1 нс по сравнению с предыдущей конфигурацией. Баллы ПСП ожидаемо снижаются.

3200 МГц получают очень привлекательные 12-12 тайминги CL и RCD, RFC 224. Дополнительно выставим CR1, который для этой частоты заработает почти наверняка. А вот для более высоких значений без подбора памяти, процессора и материнских плат уже всё не так очевидно.

Ещё плюс одна наносекунда и баллы ПСП меньше 60 тысяч.

Если начинать отсчёт от возможных для нашего комплекта памяти 4200 МГц 15-15, то не факт, что вышло бы на полутора вольтах завести 11-ые тайминги для 3200 МГц.

Синтетические тесты

Посмотрим что дала настройка таймингов в бенчмарке 7-zip. Рост результатов в сжатии очень заметный - около 25%, чуть меньше только на частоте 3600 МГц - 21%. Примечательно, что лучший результат профиля разгона 4200 МГц с выставленными только первичными таймингами отстаёт от настроенной памяти на частоте 3200 МГц. Причём теперь между 3200 и 3600 МГц самая небольшая разница - около 4%. Лидерство захватила пара 3866 и 4200 МГц - полновесные 7%.

Бенчмарк Corona демонстрирует не такую впечатляющую прибавку результатов - около 5%. Больше всех приобрела частота 3200 МГц, что в целом неудивительно, Самые отстающие по нс тайминги выведены на общий, равный уровень и теперь между всеми четырьмя вариантами около 1% разницы. Несмотря на небольшую прибавку, результат настроенной памяти на 3200 МГц снова лучше, чем у xmp 4200 МГц.

Geekbench 5 со своей хитрой системой приоритетов и подсчёта баллов немного выбивается из общей картины. Во-первых, различия по однопотоку стали ещё меньше, а в многопоточном результате настроенная память с частотой 3200 МГц не смогла обогнать ранее полученный результат профиля на частоте 4200 МГц - 2% преимущества. Между настроенными комплектами различия сократились и почти выровнялись на уровне тех же двух процентов.

Тесты в играх

Теперь самое интересное - игры. И набор их будет шире. Начнём, как и положено, с глубоко уважаемого Старкрафта. Рост результатов на всех частотах составил около 7%, расстановка не поменялась, а чуть сместившиеся сотые доли после усреднения результатов дали и вовсе равное значение для 3600 и 3866 МГц. Но вы должны понимать, что 3/10 сокрушительного поражения не скрыть. Различия пар с самой высокой частотой и самой низкой сравнимы. Стоит упомянуть, что лучший результат профиля с заданными только первичными таймингами равен полученному сейчас на 3200 МГц.

В Трое настройка второстепенных таймингов памяти позволила задышать процессору полной грудью и почти покорить рубеж 200 Вт энергопотребления. В этом показательном тесте можно нащупать некий рубеж по частоте памяти для новых Alder Lake. Переход от 3200 к 3600 МГц отражается в приросте производительности от 8 до 9%. Дальнейшие шаги по частоте дают немного меньше. Например, сопоставимая прибавка при переходе от 3866 к 4200 МГц уже прибавляет только 6%. Общий рост FPS на каждой частоте от настройки таймингов превысил 15%. Для 3200 МГц и вовсе все 21%. Ещё бы немного и все профили из первой части тестирования остались бы позади, а так xmp 4200 МГц немного, но впереди.

В Киберпанке снова отмечаем схожие соотношения, что и в Трое, но с меньшей разницей в процентах. Напомним, что абсолютное значение первичных таймингов в нс в сравнении практически одинаково. Но частота оказывает влияние на результат, переход от 3200 к 3600 МГцам опять самый чувствительный - 6-7%. Дальнейшие шаги прибавляют 3-4% к среднему ФПС и немного больше к ФПС в редких событиях. Общий рост производительности от настройки таймингов 12 и более %, в случае с 3200 МГц - 15%, что почти позволило сравняться с результатом xmp на 4200 МГц.

Со снижением задействованных процессорных вычислительных мощностей снижается и прирост от увеличения быстродействия памяти. Вв Far Cry 6 это заметно, как и чёткое разграничение процента прибавки от частот. Для 4200 МГц это всего 5% по среднему FPS, а для частот ниже процент увеличивается на 2-3 единицы с каждым шагом, достигая 13% у 3200 МГц. Такой расклад позволяет и на этой частоте обойти лучший результат профилей из первой части сравнения. В этом же столкновении настроенной памяти Фаркрай неохотно реагирует на увеличение частоты. Только многократные повторения и усреднения позволяют делать какие-то выводы.

Придётся обратиться к непререкаемому авторитету в делах распределения памяти по сортам - к Ларе нашей Крофт. 1080p, максимальный пресет, масштабирование - 20%, сглаживание выключено, замер только третьей части встроенного теста. В этой игре прирост ФПС от повышения частоты более плавный и по среднему значению можно ожидать 3-4% прибавки на каждом шаге из представленных вариантов.

Обратимся к киберспортивным дисциплинам с соответствующими настройками. Сначала CS:GO. Разрешение оставим 1080p - это важно для корректного отображения мониторинга. Итак, различия между всеми вариантами почти незаметные. И их можно выявить только многократным повторением и усреднением. Более того, даже различия с xmp были бы не так велики.

Совсем другое дело - Call of Duty: Warzone. Здесь разрешение 1080p более уместно, настройки схожие с реально используемым. Необходимо заметить, что замеры производились в реальном онлайн-матче, из-за этого обеспечить 100% повторяемость условий нет никакой возможности. Тем не менее, результаты получают неплохую повторяемость и в целом на них можно ориентироваться. Итак, различия между 3200 и 3600 получились совсем незначительными, в то время как увеличение частоты памяти до 3866 МГц демонстрирует увеличение среднего значения кадров в секунду на 4%. Следующий шаг с повышением частоты до 4200 МГц тоже добавляет 4%. Трудно сказать, проблемы ли это с повторяемостью, либо действительно в Варзон желательна память с более высокой частотой.

Заключение

С упором в видеокарту различия между частотами памяти быстро сходят на нет, впрочем и в соревновательных играх вроде CS:GO найти прирост не так просто. Однако более современные киберспортивные дисциплины требуют быструю память для комфорта геймплея. Безотносительно игр чистая или потенциальная производительность связки процессор-память напрямую зависит от настроек памяти. Несколько поколений процессоров и игр назад зависимость итоговых ФПС от частоты памяти при равных в нс таймингах была не так выражена, тогда как с Alder lake приходится обращать внимание и на этот параметр. Или вернее было бы сказать, что комфортная планка эффективной частоты DDR4 сместилась с 3000-3200 МГц в район 3600-3800 МГц.

Получается такая ситуация: если судить о производительности связки процессор-память, то естественно максимально возможная частота ОЗУ предпочтительна. Если какие-то ограничения не позволяют в синхронном режиме использовать значения выше 3600 МГц эффективной частоты, то переход в Gear2 режим с частотами памяти значительно выше 4000 МГц имеет смысл.

Рассуждения выше объективно важны для максималистов и настоящих энтузиастов. Для XMP всё проще - лучше выбирать комплект с 3600 МГц или выше.