【IT云科普】AMD CPU的FCLK分频问题与内存选择 |
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大家好,这里是IT云测评 今天文章偏向专业(枯燥乏味且专业.jpg),方便理解的总结我已经放在文末了 【1】 最近在研究yoga14s锐龙版的时候,注意到了孤独的凤凰战士(以下简称火鸡)在测试文章中指出AMD 4000系CPU存在分频问题(ZEN2桌面端也存在此问题)。 AMD的内存频率与内存延迟“AMD ZEN架构中,Infinity Fabric总线与内存频率绑定,通常是1:1关系(3200MHz内存实际运行频率为1600MHz①注,对应IF总线频率1600MHz)。IF总线频率存在上限,Zen 2架构的内存控制器引入了IF总线与内存的分频机制。当内存频率超过3733MHz时,ZEN2架构的锐龙处理器就会自动切换到内存/IF总线2:1分频。这样做的好处就是内存频率不会再受IF总线所限制,平台会获得更高的内存带宽,但是采用2:1分频会导致内存延时大幅增加。” ①注:SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存(DDR SDRAM)则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器(等效频率是实际运行频率的两倍)。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。 【2】 当然,上面那段话其实有一点问题 并非是IF总线频率(Infinity Fabric Clock,IFCLK)存在上限(事实上,AMD测试的IF总线频率可以到5000+MHz)。 而是整个Data Fabric(Infinity fabric只是Data Fabric的一部分)中的GMI2模块存在上限(根据体质不同,一般在1800-1900MHz之间,这也是我们常说的CPU体质的一部分) 所以整个Fabric Clock(FCLK)就被限制在了这个范围 IFCLK虽然实际自身能跑更高,但受限于木桶效应,所以也只能跑在1800-1900MHz之间。 因此,IFCLK=FCLK,两者也经常被混为一谈 (当然这也没啥问题,毕竟真实跑起来这两者频率相同) 【3】 说来说去,啥是IF总线, Infinity Farbric,这玩意儿国内至今没有个正式翻译, 直译的话也是让人一脸懵逼,理解为一种数据传输结构 是整个Data Fabric的组成部分之一 是AMD开发,用于CPU核与核/核与内存(或者内存控制器)之间传输数据的结构。 intel有CPU总线吗?有的,不过不叫IF总线,也没有分频问题,所以本文不展开了 【4】 AMD ZEN2架构的分频又是咋回事呢? ZEN2架构代表:台式机3000系及之后的锐龙CPU 以及移动端4000系及之后的锐龙CPU(如4800H//4800U) 这得先从没有分频问题的ZEN/ZEN+说起 借用吧友的解释图, 在最初的ZEN/ZEN+架构下,CPU和内存是直接互通的,但是这里就有个问题,参见【2】里所说的CPU FCLK频率有上限。 为了解决这个问题,ZEN2架构下AMD在内存里还封装了一个内存控制器(memory controller) 这里示意图中的io die包括了下图的memory controller这个内存控制器最大的作用就是调整内存频率(MEMCLK)和FCLK, 于是乎,通信就由原先的 “CPU Data Fabric↔内存”模式 变为了“CPU Data Fabric↔内存控制器↔内存”的模式 当内存频率在Data Fabric Clock(FCLK)上限内时,则按照1:1同步 举个例子:DDR4 3200MHz内存实际运行频率1600MHz,低于FCLK上限的1800-1900MHz,因此实际FCLK运行频率就是1600MHz 而当内存频率超过FCLK承载上限时,则按照2:1分频 此时CPU和内存控制器之间的Data Fabric频率(FCLK)再减半,而内存控制器和内存之间的频率依旧保持不变。 举个例子:LPDDR4/DDR4 4266MHz内存实际运行频率2133MHz,超过FCLK上限的1800-1900MHz,因此实际FCLK运行频率就是1066MHz 这就是分频的真相 这里又回到了【1】中所说的 “当内存频率超过3733MHz时,ZEN2架构的锐龙处理器就会自动切换到内存/IF总线2:1分频。” 当然3733MHz是桌面CPU的数据, 移动端根据火鸡的测试,AMD的操作更为保守一些 AMD4000系标压U(4600H/4800H)在3600MHz左右就会分频 比较神奇的低压U,高于2666MHz就会分频…… 【5】 那么分频对于性能影响有多大呢? 按照直线思维,FCLK减半,性能掉一半?——当然不会(不然AMD怕不是当场去世了) 为啥? 一方面是AMD为了降低影响,ZEN2的总线位宽比ZEN/ZEN+翻倍到了512位 相比单条64位内存,双通道128位,也绰绰有余。 因此FCLK降低主要表现在延迟增加上 个人的瞎猜:这里延迟增加的原因除了FCLK减半之外,还有就是分频后内存控制器的效率降低,最终增加了延迟。因为其他部分工作也需要时间/位宽增加,所以延迟增加也不多。 火鸡的测试中,CPU-内存延迟(latency)虽然会增加但并不会翻倍(latency大约20%左右) 整体性能损失在5%左右 左边是分频的状态下,右边是未分频的状态下的测试结果那么,超过分频界限的高频率内存会不如低频率内存吗? 不至于,但是,性能提升幅度会降低 一个方便理解但不太靠谱的算法:分频相当于内存降一档 例:4266MHz的内存在分频的情况下,最终电脑综合性能(玄学)约等于不分频的3733MHz 【6】 比较庆幸的是分频对于性能影响不大 不过这个问题能否解决?也是有的,不过需要主板支持,能够将FCLK锁定在分频线之前 笔记本的话则还是看厂商的调教。 【7】另外一个有趣的发现 另外,在火鸡的文章里,还提到了SDP和DDP内存对带宽的影响(主要影响核显性能) 简单来讲,在使用AMD CPU选内存的时候, 买内存,优先选择DDP内存(即下图框框中X4 或者X8的条子) 带宽会额外多20%,对于吃带宽的AMD核显,性能大约提升10% 然而……纯核显的轻薄本一般都是板载内存,出厂即锁定 带插槽的……基本又都有独立显卡 所以原因我也不展开了,就顺便提一下 【8】总结 鉴于以上内容比较枯燥乏味,这里总结下,方便大家理解 1.分频后CPU整体性能损失大约在5%左右,约等于更低一档的不分频内存 ②注:*火鸡对AMD低压U测试结果 2.桌面端AMD最佳内存频率3733MHz,超出虽然依旧有提升,但性价比没有之前高 笔记本内存随意(毕竟最大也才3200MHz,达不到分频界限), 板载内存你们换不了…… 3.鉴于低压U大于2666MHz都会分频,所以板载内存还是频率越高越好 4.如果说买内存有什么要点,参见【7】 【9】参考资料: AMD锐龙4000系列测试&分析:https://zhuanlan.zhihu.com/p/124967122 来分析下zen2的内存超频和if总线:https://tieba.baidu.com/p/6184184719?red_tag=2635519747 DDR3 vs DDR4? 为什么说内存是个很傻的设备?https://zhuanlan.zhihu.com/p/62234511 intel的cpu总线:https://blog.csdn.net/baidu_24256693/article/details/54586035 AMD锐龙处理器里面的CCD、CCX是什么:https://www.expreview.com/70525.html AMD RYZEN 3000系列 内存效能上下限及详解https://www.bilibili.com/video/BV19x411f7hC?t=1098 DDR内存:https://blog.csdn.net/moqingxinai2008/article/details/53229861 DDR、GDDR、QDR:https://www.sohu.com/a/272922967_463982 |
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