D4c7d36b0c8c51516a7387392283f270 在記憶體走入DDR3世代後,連帶也使得DDR3超頻記憶體日受重視。不僅如此,隨著顆粒製程的進步,以及X58、P55等平台的加持,DDR3記憶體的超頻幅度,比起問世初期更是一日千里。至於DDR3到底該如何超頻?使用上有何要注意之處?平台又該如何打造?以下將為各位細說分明。

談到超頻記憶體模組(overclocking DRAM module)的發展,進入DDR3世代後,有著DDR3 1600、DDR3 1800、DDR3 1866、DDR3 2000等琳瑯滿目的選擇。然而,這當中哪些屬於標準規格?哪些又是超頻記憶體?其實這方面同樣要依循JEDEC(Joint Electronic Device Engineering Council)的標準而定,JEDEC不僅定義了DDR3記憶體模組的頻率(frequency,又可稱為時脈或clock)、時序(timing)等規格,甚至連記憶體模組的外觀尺寸(不含散熱片),都有著明確的規範。換句話說,少數DDR3記憶體模組採用較高的PCB設計,這也以用來判斷它是否為超頻記憶體。


▲ JEDEC 規範 DDR3 時脈、時序等資訊對應表。

以頻率的角度(frequency)而言,超過DDR3 1600均為超頻記憶體。附帶一提,過去一段時間由於原生的DDR3 1600記憶體顆粒較不多見 ,且成本較高。因此,部分的標準型DDR3 1600記憶體模組是採用DDR3 1333顆粒超頻而來,表面上看起來是標準規格,但只要記憶體模組電壓標示非1.5V±0.075V通常就是超頻版。 

另一方面,時序(timing)參數低於JEDEC標準也是超頻記憶體的發展重點,比方像DDR3  1600標準時序應為9-9-9-24,若是8-8-8-24、7-7-7-20則為超頻規格。不過,基於記憶體顆粒本身的物理特性,當頻率越高時,時序也必須維持一定的規格,數值不能無限制向下降低。當然,這類「時序」與「頻率」兩者並重的設計,亦成為超頻記憶體中的旗艦級產品。既然如此,那何種「時序」與「頻率」的組合才算是超頻規格呢?透過後面的表格大家就可以更清楚地瞭解。

超頻規格探究

前面提到,DDR3的超頻記憶體模組也如同過往,都是以「頻率」與「時序」為發展方向。然而,這兩項條件提升後,為何能帶來記憶體模組效能的增加?這點可從硬體架構的層面來解讀。

▲少數DDR3超頻記憶體採用較高的PCB設計,增加與散熱片的接觸面積,以增加散熱效果。

頻率(Frequency)

為了提升整體系統效能,並不能完全仰賴CPU運算能力拉抬,記憶體傳輸頻寬也是強化的重點,避免CPU在存取記憶體內的資料時發生壅塞、造成存取效能下降。

不論Intel還是AMD,其北橋晶片(North Bridge)架構雖不斷地演進,但連接記憶體的匯流排寬度仍是64bit(8bytes)設計。舉個例子來說,當使用DDR3  1600時,在單通道的情況下,其傳輸頻寬(bandwidth)為1600MHz  x  8bytes  =  12.8GB/sec。這也就是說,當記憶體頻率越高,傳輸頻寬也會相對增加,讓系統效能獲得成長。

至於記憶體頻率要多少才夠呢?根據筆者的經驗,最好能夠與F S B(Front  Side  Bus)或QPI(Quick  Path Interconnect)同步,如此才能取得一致的傳輸頻寬。以現階段主流的P55晶片組為例,其QPI最大運作時脈為6.4GT/sec,單向傳輸頻寬達25.6GB/sec(資料寬度16bit)。如此一來,最少要搭配DDR3  1600,並且在雙通道下運作,才能達到相同的頻寬。

時序(Timing)

除了頻率高低外,通常更為細部的時序(timing)規格,也能帶來對等的加分效果,進一步將記憶體效能徹底壓榨出來。舉例來說,若在模組上看到7-7-7-20-1N的標示,則依序代表著CL、tRCD、tRP、tRAS及CMD等時序項目,且數字越小、效能越佳。

▲散熱片是超頻記憶體模組出廠標準配備,除了視覺爽度,也有增加穩定性的效果。

tCL

CL是CAS Latency的縮寫,意為列地址選通脈衝(Column Address Strobe、Column  Address  Select),CAS控制著從收到CPU命令到執行的間隔時間,通常DDR3為7、8、9、10、11這個幾個時脈週期。在整個記憶體矩陣中,因為CAS依照列位址管理物理位址,因此在穩定的前提下,此參數值越低越好。既然存取資料是採矩陣方式,因此採「行」與「列」定義資料所在。當命令要求到達記憶體後,首先被觸發的是tRAS(Active  to  Precharge Delay),並在被請求後需預先充電,一旦tRAS被啟動,RAS才開始在一半的物理位址中搜尋,行被選定後,tRCD初始化,最後才通過CAS找到精確的所在位置。由於CAS是尋找位址的最後一個步驟,因此在記憶體參數中最為重要。 

既然談到CAS  Latency,那DRAM的延遲時間長度該如何計算?先從頻率來看,公式為T=1/F,T代表時間,F則為頻率,也就是時間為頻率分之一的數值。以DDR3  1600為例,  DDR3  1600在經過雙倍資料傳輸(Double  Data  Rate)技術前的內部實際頻率(base  frequency)為800MHz,但並非1/800,還必須加上單位Mega,1Mega=10的6次方,因此1/800000000=  0.00000000125。一般為方便起見,都會寫成1.25ns。 

回到前面的問題,那同樣在DDR3 1600的前提下,CL7與CL10的分別帶入以下公式後,即算出總延遲時間為8.75ns與12.5ns。也就是說,DDR3 1600  CL7的效能超出DDR3  1600 CL10達40%左右。

總延遲時間=  CL值  x  每個時脈週期的時間 

tRAS

tRAS在記憶體運作規範的解釋是Active  to  Precharge  Delay,代表行位址有效至預充電時間。從收到一個命令後到初始化RAS(行位址選通脈衝)真正開始接受資料的間隔時間。由於記憶體存取是屬於動態過程,有時記憶體非常繁忙,但也有相對閒置的狀態,且tRAS命令是存取新資料的過程(如:開啟一個新的應用程式),但畢竟發生的機率不高,因此這項參數的影響性不若CL來得大。

▲為避免長期高溫運作造成記憶體顆粒的衰減,常見的熱導管設計也出現在記憶體散熱片上。

tRCD

一般來說,tRCD代表的是RAS  to CAS  Delay(RAS至CAS延遲),相較於CAS,RAS意指Row  Address  Strobe(行位址選通脈衝)。CAS和RAS共同決定了記憶體尋址動作,從RAS到CAS實際上並不是連續發生,而是經過一些延遲。不過,這項條件對系統性能的影響並不大,因為存取資料至記憶體中是一個持續的過程,在同個程序中,通常都會在同一行中尋址,所以在這種情況下,就不會受到行尋址到列尋址延遲的影響。

 

tRP

tRP是RAS  Precharge  Time(行位址預充電時間)的縮寫,也就是記憶體從結束一個行存取到重新開始的間隔時間。簡單地說,在依次經過tRAS,然後RAS、tRCD和CAS之後,需要結束當前的狀態再重新開始新的循環,這也是記憶體運作的基本原理。如果系統擔負的工作需要大量的資料變化,比方像3D遊戲,此時一個程序就需要使用許多的行來存取,tRP的參數值越低,表示在不同行位址間切換的速度越快。 

CMD

CMD是Command  Rate的簡稱,也就是首命令延遲。由於DDR記憶體在尋址時,首先必須經過決定P-Bank(Physical  Bank)的程序(透過DIMM上Chip  Select訊號進行),然後才是L-Bank/行啟動與列位址的選擇。此參數的含義是當P-Bank完成後,多少時間可發出具體的尋址L-Bank命令。早期在AMD  K8主機板的BIOS設定中,即出現CMD  Rate這個選項,可設定成Auto、1T或2T。而Intel平台則從X38開始導入,設定值雖是以Auto、1N或2N來表示,但意義相同。

一般情況下,CMD都是調成Auto模式,讓BIOS自行決定。好一點的DRAM模組,可以嘗試調成1T來增加系統效能。不過,隨著主機板上記憶體模組的增加,系統的負載也相對提升,過短的命令間隔可能會影響系統穩定性。通常只插2條DIMM時,透過1T  Command來為系統效能加速,若DIMM插槽全部安裝記憶體、系統處於滿載(full loading)的情況下,將僅能使用2T模式,以確保系統穩定性。

▲透過CPU-Z除了可確認記憶體目前的頻率與時序設定值外,亦可得知預設的SPD值與XMP的條件資訊。

平台搭配訣竅

基本上,想要使用DDR3超頻記憶體,除模組本身的超頻能力外,還需配合適當的CPU、主機板才能達到目的。不僅如此,DDR3超頻同樣也會讓記憶體溫度增加,如何做好散熱,也成為降低記憶體超頻風險的重要課題。

CPU

由於CPU外頻與記憶體頻率間的連帶關係,使得記憶體超頻時,CPU外頻也需一併向上調整,例如要使用DDR3  2000,在X48平台上,CPU外頻要達到500MHz(Core  2  Duo預設為333MHz),若是P55平台,則要具備BCLK=167MHz(Core  i5/i7預設為133M H z)的能力,由此可見CPU本身超頻支援度的重要性。而在Intel  與AMD不約而同將記憶體控制器(memory  controller)整合至CPU內部後,CPU對記憶體超頻所扮演的角色也更為重要。

換句話說,一顆記憶體控制器優良的CPU,即便是搭配入門級的超頻記憶體,也會有一定的超頻空間。相對地,若買到不能超頻的CPU,那就算記憶體規格再強,也是英雄無用武之地。此外,看過筆者所建議的平台配備後,或許有人會問:「是否有較便宜的方案?畢竟打造DDR3記憶體超頻的平台所費不貲。事實上,CPU還是有俗擱大碗的選擇,也就是挑選特定週期的CPU,譬如Core  i7  920即有所謂的D0版本,可支援DDR3 2000。

若各位的CPU不在建議名單內,那也可試試筆者提供的測試方法。此方法不僅可同時適用於Core  i7(含9與8兩個系列)與Core  i5處理器,而且只要是通過測試的CPU,就具備支援DDR3  2000的條件,甚至還有超頻至DDR3 2000以上的潛力。

這裡以Core  i7  860為示範,記憶體搭配的是DDR3  2000  CL9-9-9-24-2N  2  x  2GB。首先將BCLK由預設的133MHz增加至200MHz,CPU倍頻由原來的21降為20,使得CPU運作時脈達4GHz。至於記憶體則設定成DDR3  1600  CL9-9-9-24-1N,同時CPU、QPI,甚至其他細部有關電壓的項目均維持在BIOS預設值。接著透過Super PI 32M,或者是Memtest V4.0最高容量測試一小時,以做為燒機驗證之標準。

 

(後面還有:更多記憶體超頻的價值探討)

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小白
1.  小白 (發表於 2015年5月15日 11:22)
噗!我也是拉回去看這篇文章的日期,不過還算是蠻實用的文章

啦,長知識了 (≧▽≦)

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