Разгоняем оперативную память. от теории к практике

Что нужно знать перед началом работы

Сразу стоит оговориться, что в теории при “экспериментах” с оперативной памятью по мере того, как происходит разгон, пользователь не сможет ей навредить. При невозможных или неправильных настройках компьютер может не включиться. Поэтому для того, чтобы исправить ситуацию, нужно будет вернуть настройки на те, которые стояли раньше. Некоторые компьютеры в состоянии сделать это сами при перезагрузке.

Но стоит помнить о важном моменте: повышение эффективности работы устройства искусственным путем делает его менее стойким к износу, так что с каждым разгоном вы отбираете у своей ОЗУ несколько месяцев “жизни”. Проще говоря, вы переносите ресурс на производительность и на долговечность уже ничего не остается

Кроме того, важно понимать, что во время того, как пользователь старается разогнать ОЗУ для того, чтобы она более производительно работала, он не просто увеличивает тактовую частоту. Для того, чтобы сделать все качественно и разгон действительно получился, необходимо будет провести много экспериментов с настройками всех параметров памяти и дополнительной отдельной подстройкой их друг под друга

Тут нужно проявить внимательность помнить, какие настройки были изначально, чтобы все вернуть в случае неудачи.изначальных настройках.

Например, если пользователь увеличивает тактовую частоту, то логично, что придется увеличить тайминги. Но ОЗУ работает производительнее, если эти тайминги наоборот снижены. По этой причине когда вы самостоятельно стараетесь увеличить скорость работы оперативной памяти, нужно постараться и выделить много времени для того, чтобы путем эксперимента подобрать для вашего компьютера такие настройки, чтобы скорость увеличилась оптимально.

При разгоне оперативной памяти стоит заранее погуглить все настройки. Если у вас не какая-то особая модель памяти, которая выпускается в ограниченном количестве, то кто-то до вас уже пробовал увеличить скорость ее работы самостоятельно с помощью изменения настроек и написал о своем опыте на форуме или даже в отдельной статье. Поэтому погуглите модель и настройки для разгона. Как показывает опыт, очень часто их удается найти.

Но стоит учитывать, что даже если вы нашли на специальном форуме или в статье настройки для вашей ОЗУ, это не значит, что человек написал все правильно и без ошибок, а также не значит, что настройки идеально подойдут вам, так что если с первого раза не получилось — стоит пробовать вводить еще и немного изменять настройки

Также важно помнить, что многие параметры настроек зависят от того, какой тип оперативной памяти, процессор и какая материнская плата

Если вы решили найти готовые настройки, то вам нужно знать дополнительные параметры своего компьютера и с ними искать на форумах или сайтах со статьями на конкретную тему. Нужно искать настройки, которые будут максимально соответствовать вашей ситуации.

Подготовка к разгону ОЗУ

Что нужно знать перед разгоном оперативной памяти

Разгон оперативной памяти является более сложной и комплексной задачей, чем оверклокинг GPU и CPU. Работа с основным и графическим процессором зачастую представляет собой использование приложений, где вы просто выкручиваете ручку частот до предела, пока из системного блока не начинает идти дым

В случае же с ОЗУ существует много таких ручек и важно использовать их правильно. При правильном разгоне вы можете получить намного большую тактовую частоту, чем, например, у GPU, благодаря тому что оперативная память практически не греется

При неправильном, единственное чем вы рискуете — отказ запуска компьютера. Как избежать такого исхода и как исправить его в случае возникновения, мы рассмотрим ниже.

Какие преимущества мы получаем при разгоне оперативной памяти? Каждая запускаемая вами программа сохраняет свои рабочие данные в ОЗУ перед тем как загрузить их во внутренний кэш процессора. Если вы повысите частоту оперативной памяти, то в играх это отобразится неплохим повышением FPS. Это произойдет благодаря снижению задержки в работе памяти. Кроме того, все остальные приложения также станут более отзывчивыми.

Технология XMP — разгон от Intel

Обсуждение ведущими разработчиками, относительно оперативной памяти и их тактовых частот, создало общую систему — Serial Presence Detect. Благодаря ей, в BIOS содержится полный список доступных пользователю частот и первичных таймингов, работающих в классификации JEDEC. Таким образом, все чипсеты поколения DDR4 относятся к одному классу с равными частотами.

Несмотря на жесткие ограничения, Intel нашли способ обмануть систему. Они предлагают пользователям дополнительный профиль в классификации JEDEC под названием XMP (Extreme Memory Profile). Этот профиль позволяет повысить частоту оперативной памяти за пределы заводских настроек. Если приобретаете чипсет с тактовой частотой 2400 МГц, то, вероятно, сможете разогнать его с XMP.

К сожалению, есть один фактор, делающий разгон от Intel далеким от идеала. Запустив экстремальный профиль, вы рискуете повысить тактовую частоту оперативной памяти далеко за пределы того на что рассчитывал разработчик чипсета.

Разработчики ОЗУ настраивают тайминги чипсета только для базовых значений. Поэтому, разгоняя оперативную память через экстремальный профиль XMP, существует высокая вероятность получить “странные” значения параметров, которые вызовут нестабильную работу всего компьютера.

Как определить идеальные тайминги для ОЗУ

Несмотря на то, что разгон оперативной памяти гораздо безопаснее разгона процессоров и графических карт, он на порядок сложнее. Если вы используете процессор AMD Ryzen, вам повезло, так как для работающих с ним чипсетов памяти есть инструмент под названием Ryzen DRAM Calculator. Он позволит разогнать память гораздо быстрее и легче, чем альтернативные способы. Приложение избавит вас от головной боли при тестировании тактовых частот на работоспособность и вам не придется устанавливать “Авто” режим для материнской платы.

Для системы с процессором Intel этот инструмент также будет полезен в качестве ориентира для основных таймингов, а встроенный тестер памяти поможет проверить ее эффективность.

Откройте инструмент, выберите используемый вами процессор (если вы пользователь Intel, то укажите Ryzen 2 Gen) и укажите подключенный тип памяти.

Нажмите фиолетовую клавишу R — XMP в нижней части интерфейса приложения, чтобы загрузить профиль XMP для вашей оперативной памяти. Выполнив предыдущую задачу по идентификации комплектующих, нажмите зеленую клавишу Calculate SAFE. Это позволит рассчитать тайминги.

Примите во внимание, что настройки с параметром SAFE практически всегда будут работать. Если ваше внимание привлекла оранжевая кнопка Calculate FAST, вероятно полученные значения также будут эффективны, однако для их работоспособности вам потребуется повышенное напряжение

Тайминги в режиме EXTREME переведут частоты в формат работы на износ: максимально возможные частоты, максимально высокие требования к напряжению и максимально низкие шансы на стабильную работу.

Принцип работы

Оперативная память является одним из важнейших компонентов персонального компьютера. Ее предназначение – хранение данных, которые используются операционной системой и прикладными программами во время текущего сеанса работы. На аппаратном уровне оперативная память выполнена в виде специальных модулей, на которых расположены микросхемы, содержащие собственно ячейки хранения информации. Эти модули вставляются в особые слоты расширения на материнской плате.

Как правило, ОЗУ компьютера относится категории динамической памяти. От статической динамическую память (Dynamic Random Access Memory или DRAM) отличает более низкое быстродействие, но и, при этом, более низкая цена. Также особенностью динамической памяти является ее потребность в динамическом обновлении данных в установленных на ней микросхемах.

В настоящее время для оперативной памяти используются модули, изготовленные по технологии DDR (Double Data Rate) Synchronous DRAM. Модули DDR используют синхронный, то есть, определяемый тактовым генератором, режим работы, и имеют вдвое большую пропускную способность по сравнению с обычными модулями синхронной памяти (SDRAM).

Частоту работы динамической оперативной памяти можно считать одним из самых важных параметров ее работы, поскольку он во многом определяет ее производительность. Обычно под частотой памяти подразумевают частоту шины памяти на материнской плате.

Следует отличать реальную частоту шины памяти, которая означает количество импульсов, создаваемых тактовым генератором, от эффективной. Эффективная частота является, по сути, реальной скоростью выполнения операций, совершаемых при работе памяти, и для современных типов модулей ОЗУ, таких, как DDR2 и DDR3, может быть в несколько раз выше реальной.

Модули оперативной памяти типа DDR, как правило, работают на частоте в 200, 266, 333, 400 МГц. Модули DDR2 обычно имеют вдвое большие характеристики эффективной частоты по сравнению с DDR2 – 400, 533, 667, 800, 1066 МГц, а, следовательно, и вдвое большую производительность. Память типа DDR3, в свою очередь, имеет вдвое большие показатели эффективной частоты по сравнению с DDR2 – 800, 1066, 1333, 1600, 1800, 2000, 2133, 2200, 2400 МГц.

Для установки частоты работы модулей оперативной памяти во многих BIOS существует функция DRAM Frequency, а также подобные ей опции.

Эти опции обычно встречается только на тех материнских платах, которые имеют контроллеры ОЗУ, позволяющие ей работать в асинхронных режимах, то есть на частотах, независимых от частоты системной шины. Поскольку контроллеры памяти в современных материнских платах, как правило, встроены в чипсет, то чипсеты с такими контроллерами называются асинхронными. Материнские платы с асинхронными чипсетами предоставляют пользователю широкие возможности для разгона ОЗУ.

Опция DRAM Frequency может иметь различные варианты значений. Значение Auto подразумевает, что скорость работы ОЗУ определяется BIOS автоматически. Значение by SPD означает, что частота работы определяется специальными микросхемами, встроенными в  модули памяти – микросхемами SPD (Serial Presence Detect, схема последовательного детектирования).

Также данная опция часто позволяет выбрать точные величины частоты ОЗУ из определенного набора значений, поддерживаемых материнской платой. Эти величины всегда указываются в мегагерцах.

В некоторых BIOS могут встретиться и варианты типа 1:1, Linked, Host Clk. Эти варианты подразумевают установку частоты работы модулей памяти равной частоте работы системной шины.

Разгон оперативной памяти через БИОС

Разгон оперативной памяти DDR3 примерно такой же как у DDR4. Поиск настроек, тестирование и общий процесс будет проходить одинаково. Однако стоит подробнее разобраться с каждым из возможных вариантов для того, чтобы исключить серьезные ошибки. К тому же, есть два алгоритма разгона, которые отличаются.

Разгон ОЗУ в БИОС Award

Для начала стоит сказать, что мы советуем записать все изначальные настройки системы перед тем, как вы будете что-то менять, а также записывать результаты с определенными параметрами настроек. Так вам будет легче потом вернуть все в обычное состояние, а также не будет проблем, если вы захотите вернуться к одним из настроек, которые пробовали раньше. Записывать лучше на листке, который будет всегда под рукой.

Вам может быть интересна наша статья: Что делать, если не загружается БИОС: проблемы и решение.

Чтобы понять, как разогнать оперативную памяти в БИОСе Award, нажмите на своей клавиатуре одновременно Ctrl + F1, на экране должно появиться большое меню настроек. В настройках ищите “MB Intelligent Tweaker (M.I.T.)”.

Вы должны увидеть такие настройки ОЗУ как System Memory Multiplier. Для того, чтобы начать работу по увеличению скорости ОЗУ и ее эффективности, вам необходимо менять частоту этого показателя. Так будет идти вниз или вверх показатель тактовой частоты ОЗУ. Важно помнить о том, что если вы хотите увеличить скорость работы ОЗУ, которая стоит на старом процессоре, то множитель для процессора и для памяти будет совпадать. Так что при попытках увеличить эффективность работы своей оперативной памяти, вы автоматически будете одновременно разгонять еще и процессор. Для многих окажется неприятной неожиданностью, но от этого «бага» вы никак не сможете избавиться. А чтобы увеличить эффективность ОЗУ в данном случае понадобится покупать дополнительную аппаратуру, но это особенность старой техники.

В этом же окне настроек вы можете увеличить напряжение, которое подается на оперативную память. Но будьте внимательны, это может делать только человек, который хорошо разбирается в технике потому что такие действия могут привести к непредвиденным последствиям и даже вызвать возгорание. Если вы не сильны в электрике — не трогайте. Также не нужно сильно поднимать напряжение за один раз — на одну десятую Вольта будет достаточно. И если вы все-таки захотели это сделать, проверьте все параметры собственной безопасности и убедитесь в правильных расчетах.

После собственноручной установки необходимой, по вашему мнению, частоты и после того, как вы поменяли напряжение (если знаете, умеете и решились на это), вам нужно выйти стрелкой назад к пункту с основным меню. В основном меню стоит найти “Advanced Chipset Features”. В этом пункте можно выбрать нужные вам тайминги задержки. Но запомните одну деталь: для настройки параметров задержки нужно заранее изменить положение пункта DRAM Timing Selectable из Auto на Manual. По сути, вы выведите его на возможность настраивать вручную.

Как рассчитать необходимую зависимость частот от тайминга, будет рассказано в разделе ниже.

Разгон ОЗУ в БИОСе UEFI

Биос UEFI — самый молодой БИОС из тех, которые устанавливаются на современные компьютеры, поэтому он выглядит очень похожим на операционную систему. Именно поэтому для обычного пользователя намного удобнее настраивать ОЗУ и другие параметры через этот БИОС. В отличие от более старых версий системы, у него есть графика, а также возможность поддержки разных языков, среди которых есть русский.

Прежде, чем начать настройку, следует открыть вкладку “M.I.T.” и выбрать в этой вкладке пункт “Расширенные настройки частот”. В этой версии БИОСа есть русский интерфейс, перепутать будет сложно.

После этого, как и в предыдущем пункте, необходимо начать регулировать настройки памяти. После — перейти в пункт “Расширенные настройки памяти и начать изменять параметры тайминга и напряжения (если вы имеете достаточно опыта и знаний для того, чтобы проводить подобне изменения настроек).

Intel Sandy Bridge

Новейшие процессоры Intel, представленные
двухтысячной линейкой Core i3/i5/i7, придутся по душе
оверклокерам-новичкам. Матерые адепты разгона считают, что с приходом Sandy
Bridge разгонять систему стало слишком скучно. Все дело в том, что в этих
процессорах опорная частота (у Intel она зовется BCLK), от которой пляшут все
основные исполнительные блоки, практически не поддается изменению — стоит
отклонить ее на какие-то 6-7 МГц, и система начинает вести себя неадекватно.
Соответственно, старые добрые приемы в случае с Sandy Bridge не работают, поэтому
единственный способ разогнать оперативку (как, впрочем, и процессор) — увеличивать
соответствующий множитель. Благо контроллер памяти, встроенный в новые
процессоры, вышел довольно шустрым, и частота в 2133 МГц ему покоряется без
проблем. Поскольку трогать BCLK настоятельно не рекомендуется, итоговая опорная
частота памяти в любом случае должна быть кратна 266 МГц, то есть не любой
набор DDR3 удастся завести именно на той частоте, что заявлена его
производителем. Скажем, модули DDR3-2000, встретившись с новыми процессорами
Intel, будут работать как DDR3-1866.

Заметим, что одного лишь процессора Sandy Bridge для
эффективного разгона ОЗУ недостаточно — нужна еще и подходящая материнская
плата. Все дело в том, что Intel искусственно ограничила оверклокерские
возможности не только процессоров (множитель можно увеличить лишь у моделей с
индексом «К»), но и чипсетов. Так, младшие наборы логики память разгонять не
умеют, поэтому в системных платах на их основе даже самые скоростные модули
будут работать как DDR3-1333. А вот чипсет Intel P67 Express,
позиционирующийся как решение для энтузиастов, поддерживает режимы вплоть до
DDR3-2133, поэтому к выбору материнской платы под Sandy Bridge стоит подходить
со всей основательностью.

Intel Bloomfield

Любимцы энтузиастов — процессоры Core i7 девятисотой
серии — обладают феноменальной вычислительной мощностью, однако с их помощью
очень сложно заставить память работать на запредельных частотах. Отчасти это
компенсируется тем, что контроллер памяти у Bloomfield может работать в
трехканальном режиме, недоступном другим рассматриваемым платформам.

При работе с Core i7-9хх возможности оверклокерских
модулей, как правило, упираются в недостаточную производительность
процессорного блока Uncore. Последний состоит из контроллера памяти и L3-кэша,
а скорость его работы напрямую зависит от BCLK. При этом существует правило,
что частота этого блока должна быть как минимум в два раза выше частоты работы
памяти, то есть, например, для нормального функционирования плашек в режиме
DDR3-1800 придется завести Uncore на 3600 МГц. Проблема заключается в том, что
этот самый блок получился большим и горячим. Работу в нештатном режиме он не
любит, и подаваемое на него напряжение необходимо существенно увеличивать (но
не выставлять выше 1,4 В!). В итоге, даже если не разгонять вычислительные
блоки процессора, Uncore с частотой 4000 МГц разогреет кристалл так, что не
всякий кулер справится. Поэтому пересечь черту в 2000 МГц для памяти, не применяя
серьезное охлаждение, крайне сложно. А поскольку разгонять память, не повышая
частоту процессора, не очень разумно, можно констатировать, что
среднестатистическому компьютеру на базе Bloomfield скоростная память вообще не
нужна — какой-нибудь DDR3-1600 хватит с лихвой.

Любопытно, что модели семейства Core i7-9хх предоставляют в
распоряжение пользователя внушительный набор множителей для памяти — они
покрывают диапазон от 6х до 16х с шагом 2х. Для Uncore множитель так и вовсе
можно выкручивать до 42х. Ну а поскольку штатная частота BCLK у Bloomfield
равна 133 МГц, к максимально возможным для памяти значениям частоты можно
подобраться, даже не трогая тактовый генератор. Впрочем, играясь и с BCLK, и с
множителем, опытный оверклокер в любом случае сможет выжать из плашек еще
немного бонусных мегагерц.

Подготовка

• Проверьте, что ваши планки находятся в рекомендуемых слотах DIMM (обычно 2 и 4).
• Перед разгоном памяти убедитесь, что ваш процессор полностью исправен, так как нестабильный процессор может привести к ошибкам памяти. При повышении частоты с жесткими таймингами, ваш процессор может начать работать нестабильно.
• Убедитесь, что используется актуальная версия UEFI.
• С помощью утилиты Thaiphoon определите тип микросхем вашей оперативной памяти. От него зависит, на какую частоту и тайминги можно рассчитывать.
• Протестируйте память с помощью MemTestHelper или аналогичного тестера. Утилита Karhu RAM Test (платная) также неплоха. Я бы не советовал тест памяти AIDA64 и Memtest64, поскольку обе они не очень хорошо умеют находить ошибки памяти.
• TM5 с экстремальными настройками от anta777, кажется, работает быстрее, чем Karhu RAM Test при поиске ошибок. Один пользователь тщательно тестировал эту утилиту, и ни одна ошибка не ускользнула от него.
• Обязательно загрузите конфиг. При успешной загрузке должно быть написано «Customize:Extreme1@anta777».
• Благодарность: u/nucl3arlion
• Утилиты для просмотра таймингов в Windows:
  • Intel: (работает с большинством материнских плат, за исключением EVGA).
  • AMD:
    • Ryzen 1000/2000: Ryzen Timing Checker.
    • Ryzen 3000: Ryzen Master.
• Бенчмарки (тесты производительности):
  • AIDA64 – бесплатная 30-дневная пробная версия. Мы будем использовать тесты кэша и памяти (находятся в разделе Tools), чтобы посмотреть, как работает наша память. Щёлкнув правой кнопкой по кнопке запуска теста, можно выбрать запуск только тестов памяти, пропустив тесты кэша.
  • MaxxMEM2 – бесплатная альтернатива AIDA64, но тесты пропускной способности выглядят намного слабее, поэтому полностью сравнивать с AIDA64 не стоит.
  • Super Pi Mod v1.5 XS – еще одна чувствительная к памяти бенчмарк-утилита, но я не использовал её так часто, как AIDA64. 1-8M значений будет вполне достаточно для быстрого теста. Вам лишь нужно посмотреть на последнее (общее) время, которое чем меньше, тем лучше.
  • HWBOT x265 Benchmark – говорят, эта утилита также хорошо тестирует память, но я сам лично ей не пользовался.

Разгон оперативной памяти

Все операции в оперативной памяти зависят от:

• частоты
• таймингов
• напряжения

Тестовый образец

Цифра прописанная на планке оперативной памяти не является тактовой частотой. Реальной частотой будет половина от указанной, DDR (Double Data Rate — удвоенная скорость передачи данных). Поэтому память DDR-400 работает на частоте 200 МГц, DDR2-800 на частоте 400 МГц, а DDR3-1333 на 666 МГц и т.д.

Итак, если на нашей планке оперативной памяти стоит метка 1600 МГц, значит оперативная память работает на частоте 800 МГц и может выполнить ровно 800 000 000 тактов за 1 секунду. А один такт будет длиться 1/800 000 000 = 125 нс (наносекунд)

Физические ограничения

Мы подобрались к главному в разгоне, а именно физическому ограничению, контроллер просто не успеет зарядить ячейку памяти за 1 шаг, на это требуется потратить времени не меньше, чем определенного физическими законам. А то, что нельзя сделать за 1 шаг, делается за несколько.

физическое ограничение памяти

Например, в нашем случае, требуется потратить около 7 шагов на зарядку. Таким образом, зарядка ячейки длится 875 нс. Полное кол-во шагов, за которые можно выполнить одну операцию, буть то чтение, запись, стирание или зарядка, называют таймингами.

Стоит оговориться и сказать. Есть способ зарядить ячейку быстрее, нужно заряжать её большим напряжением. Если мы увеличиваем базовое напряжение работы оперативной памяти, то получаем преимущество по времени зарядки и следовательно можем уменьшить тайминг, тем самым увеличив скорость.

Итак, мы знает, что частота памяти это количество операций, которое может совершить контроллер за 1 секунду, в то время как тайминги это количество шагов контроллера, требуемое для полного завершения 1 действия.

В оперативной памяти реализовано множество таймингов, каких именно в рамках статьи не имеет особо значения

Важно лишь одно, чем ниже тайминги, тем быстрее работает память

Именно увеличивая частоты, исключительно в сочетании с таймингами можно добиться увеличения производительности.

Стандартные профили таймингов

Качественная материнская плата даёт массу возможностей по оверклокингу. В оперативную память же встроены стандартные профили таймингов, оперативная память точно знает какие тайминги нужно выставлять с предлагаемыми частотами и настойчиво рекомендует «мамке» использовать именно их. Войдя в BIOS в раздел оверклокинга оперативной памяти, первое за что хочется подергать, это частота оперативной памяти. При изменении частоты автоматически пересчитываются таймтинги. По факту вы получаете примерно ту же производительность, но для другой частоты. Кроме того, матплата старается держать тайминги в стабильной зоне работы.

Тайминги наглядно

Продолжаем рассматривать тестовый образец. Как будет вести себя память после разгона?

График таймингов, в зависимости от частоты. Красным обозначено минимальное количество таймингов до преодоления физического ограничения.

Как видим из таблицы и графика, поднимая частоту, нам необходимо увеличивать тайминги, а вот время затрачиваемое на операцию практически не изменяется, как и не растёт скорость.

Как видим, средняя оперативная память с частотой 800 будет равна по производительности оперативной памяти с частотой 2400

На что действительно стоит обратить внимание, так это качество материалов, которые применил производитель. Более качественные модули дадут возможность выставлять более низкие тайминги, а следовательно большее кол-во полезных операций