A memória DDR5 há muito deixou a categoria de inovações tecnológicas e se tornou, se não comum, pelo menos uma escolha comum para sistemas na faixa de preço acima da média. A maior contribuição para a promoção do novo padrão, sem dúvida, foi feita pela Intel, que começou a migrar sistemas de consumo para DDR5 há dois anos. Mas agora o DDR5 também está sendo promovido ativamente pela AMD, já que a atual família de processadores Ryzen 7000, seguindo Alder Lake e Raptor Lake, também mudou para esse tipo de memória.

No entanto, não se pode dizer que a abordagem da AMD para implementar o suporte DDR5 na sua plataforma acabou por ser semelhante à abordagem da Intel. E nem se trata da falta de soluções transitórias e da recusa categórica em ser compatível com DDR4 na nova geração de processadores. Muito mais sério é que a AMD escolheu seu próprio método de integração do controlador de memória à arquitetura da CPU, e é por isso que o Ryzen 7000 interage com DDR5 de uma forma completamente diferente daquela a que os usuários de processadores Intel estão acostumados.

Nosso site publicou bastante material sobre as peculiaridades da SDRAM DDR5 em sistemas baseados em processadores Core de 12ª e 13ª geração (veja, por exemplo, o teste recente do Core i9-13900K com DDR5-8000). No entanto, nenhum estudo semelhante sobre o Ryzen 7000 foi realizado até agora. Hoje vamos eliminar esse eufemismo e dar uma resposta fundamentada às principais dúvidas sobre memória que os usuários da plataforma Socket AM5 possam ter.

A principal razão pela qual precisamos falar separadamente sobre o trabalho da memória DDR5 com o Ryzen 7000 é que os processadores Zen 4 em sua estrutura conceitual não diferem do Zen 3. Eles são montados a partir de chips com funcionalidade semelhante, o que significa que os núcleos de computação no Ryzen 7000 são fisicamente separados do controlador de memória, localizado em um chip semicondutor adjacente a ele. Como antes, para projetar versões de consumo do Zen 4, a AMD usa dois tipos de cristais: chips CCD, que contêm oito núcleos de computação com cache L3 de 32 MB, e um chiplet de E/S, onde estão localizados os controladores de memória e PCI Express, e também um núcleo gráfico integrado.

Você pode ler mais sobre o design da série Ryzen 7000 em nossa análise do Ryzen 9 7950X, mas aqui vamos nos concentrar em como funciona o controlador de memória nesses processadores e como os núcleos de computação conseguem interagir com ele, desde que seja localizado a alguma distância deles. Escolhemos o Ryzen 7 7800X3D como nosso principal objeto de pesquisa – este processador da série Ryzen 7000 é o mais popular porque oferece uma relação favorável entre desempenho de jogos e preço e até afirma ser a melhor opção para construir PCs para jogos.

Ryzen 7 7800X3D em raio-X. Foto de Fritzchens Fritz

E se falarmos especificamente sobre o Ryzen 7 7800X3D, então ele tem oito núcleos com cache 3D aumentado para 96 ​​MB em um chip semicondutor e um controlador DDR5 em outro. Pelo menos duas consequências importantes decorrem disso. Em primeiro lugar, você não deve esperar os mesmos indicadores de desempenho do subsistema de memória Ryzen 7000 que os sistemas baseados em processadores Intel, onde o controlador de memória está localizado próximo aos núcleos de computação. E em segundo lugar, o barramento que conecta os chips dentro do processador, o Infinity Fabric, deve ter um impacto significativo na velocidade de operação do Ryzen 7000 com memória. E hoje teremos que nos lembrar constantemente desse ônibus, já que muitos dos recursos do Ryzen 7000 estão associados a ele. Mas vamos conversar sobre tudo em ordem.

⇡#Como tudo funciona no Ryzen 7000

A importância do barramento Infinity Fabric para as últimas gerações de processadores Ryzen não pode ser questionada. Com o anúncio de cada nova série de processadores, a AMD ainda deu recomendações especiais sobre como abordar a configuração de seus parâmetros. Por exemplo, no Ryzen 5000, para eliminar o efeito negativo da presença de um link intermediário na forma de Infinity Fabric no barramento processador-memória, a empresa recomendou buscar a operação síncrona deste barramento e do controlador de memória. E nesses processadores projetados para SDRAM DDR4, alcançar frequências iguais não foi tão difícil: a proporção necessária entre eles foi mantida automaticamente ao usar a memória em modos até DDR4-3600 inclusive.

Mas então uma característica desagradável ficou clara: o desvio dessa proporção levou a uma queda notável na produtividade. Portanto, usar memória mais rápida com o Ryzen 5000 só fazia sentido com ressalvas. Por exemplo, com DDR4-3800, a sincronização de frequência do Infinity Fabric, controlador de memória e módulos DDR4 poderia ser alcançada usando ajuste manual, mas uma memória ainda mais rápida tornou isso impossível em princípio. Portanto, módulos DDR4-4000 e mais rápidos são contraindicados para Ryzen 5000.

A raiz de todos os problemas está justamente no Infinity Fabric: no Ryzen 5000, esse barramento geralmente não consegue operar sem erros em frequências acima de 1900 MHz. Alguns processadores permitem overclock para 1933 MHz, abrindo caminho para a operação síncrona de DDR4-3866, mas isso não muda a essência – a memória de alta frequência em sistemas baseados em Ryzen 5000 não fornece um aumento de desempenho principalmente devido à dessincronização de memória e frequências do Infinity Fabric.

No Ryzen 7000, a situação mudou: esses processadores agora contam com um controlador DDR5, memória que opera em uma frequência significativamente maior em comparação ao DDR4. Portanto, o clock síncrono do Infinity Fabric com DDR5 tornou-se impossível desde o início. Devido à transição para processos tecnológicos mais modernos, a AMD conseguiu aumentar o teto de frequência deste barramento, mas de forma bastante modesta – a velocidade máxima do Infinity Fabric, que é alcançável em cópias particularmente bem-sucedidas do Ryzen 7000, não excede 2133-2166 MHz, e o máximo típico de suas capacidades é considerado uma frequência de 2.000 MHz. É por isso que para os novos processadores a AMD reescreveu as recomendações de configuração de frequências e agora fala exclusivamente sobre os benefícios da mesma frequência do controlador de memória e dos módulos DDR5, aconselhando que a configuração de frequência do Infinity Fabric seja transferida para os ombros da placa-mãe.

A empresa chama o DDR5-6000 de modo de memória preferido para todos os processadores da série Ryzen 7000 – neste caso, é possível manter uma proporção de 1:1 entre as frequências do controlador e dos módulos de memória, que é ativada automaticamente. À medida que o BIOS das placas-mãe melhorou, o DDR5-6400 mais rápido também aprendeu a trabalhar em sincronia com o controlador, embora neste caso a frequência correta do controlador deva ser definida manualmente. Mas um aumento adicional na frequência DDR5, em qualquer caso, exigirá o abandono completo da sincronização e a mudança da frequência do controlador de memória para o modo 1:2, o que afeta significativamente as latências e, segundo a AMD, causa um golpe irreparável no desempenho.

Ao mesmo tempo, o modo de memória síncrona no Ryzen 7000, estritamente falando, não é assim devido à operação do barramento Infinity Fabric em sua própria frequência independente. Na plataforma Socket AM5, essa frequência é de 2.000 MHz, independente da escolha do modo de velocidade da memória. Assim, os sistemas baseados em Ryzen 7000 perderam a sincronização completa de ponta a ponta ao enviar dados ao longo do barramento de memória do processador. Comentando esta discrepância, a AMD refere-se ao buffer aprimorado do Infinity Fabric, graças ao qual supostamente conseguiu minimizar as perdas de desempenho, e sugere que os usuários nem pensem na frequência desse barramento intraprocessador.

Porém, nem tudo é tão simples. O buffer pode eliminar atrasos desnecessários, mas não é capaz de resolver o problema de largura de banda, que o Infinity Fabric, operando na frequência de 2.000 MHz, naturalmente começou a faltar. Para conectar os chips CCD e I/O, os processadores Ryzen usam uma variante Infinity Fabric de 32 bytes de largura, o que significa que a largura de banda do Ryzen 7000 Infinity Fabric é de 64 GB/s. A memória DDR5 moderna de canal duplo é capaz de fornecer largura de banda muito maior, mas os processadores AMD modernos obviamente não podem aproveitar essa vantagem do DDR5, já que um barramento lento permanece entre a memória e os núcleos do processador, que migraram do Zen 3 para o Zen 4 sem quaisquer alterações significativas.

Portanto, a recomendação da AMD de usar a memória mais rápida possível com o Ryzen 7000 que não requer a mudança do controlador para o modo 1:2 (ou seja, DDR5-6000 ou DDR5-6400) pode ser questionada. O desempenho da geração atual de processadores não deve depender significativamente da largura de banda da memória – mesmo o DDR5-5200 de canal duplo, listado na especificação oficial de qualquer representante da série Ryzen 7000, excede as capacidades do Infinity Fabric por uma margem significativa . Portanto, outros parâmetros de memória, como a latência da memória, deverão ter um grande impacto no desempenho.

E isso imediatamente inutiliza todo o conhecimento sobre o funcionamento do DDR5 que adquirimos ao testar essa memória em sistemas LGA1700. No caso da plataforma Socket AM5, eles simplesmente não são aplicáveis. Estamos lidando aqui com uma opção absolutamente única de implementação de suporte DDR5, que requer um estudo separado e independente. E então, por meio de uma série de experimentos, tentaremos descobrir como abordar de forma mais racional a busca e configuração de memória para proprietários do Ryzen 7 7800X3D (e outros processadores da família Zen 4).

⇡#Descrição do sistema de teste e metodologia de teste

Para estudar minuciosamente os recursos operacionais do subsistema de memória Ryzen 7 7800X3D, testamos duas dúzias e meia de configurações DDR5. Todos os testes foram realizados em um sistema composto pelo seguinte conjunto de equipamentos:

• Processador: AMD Ryzen 7 7800X3D (Raphael, 8 núcleos, 4,2-5,0 GHz, 96 MB L3).
• Resfriador de CPU: Noctua NH-D15.
• Placa-mãe: MSI MPG X670E Carbon WiFi (soquete AM5, AMD X670E).
• Memória: 2 × 16 GB DDR5-6400 SDRAM, 32-39-39-102 (G.Skill F5-6400J3239G16GX2-TZ5RK).
• Placa de vídeo: GIGABYTE GeForce RTX 4090 Gaming OC (AD102 2235/2535MHz, 24GB GDDR6X 21Gb/s)
• Subsistema de disco: Intel SSD 760p 2 TB (SSDPEKKW020T8X1).
• Fonte de alimentação: ASUS ROG-THOR-1200P (80 Plus Titanium, 1200 W).

O teste foi realizado no sistema operacional Microsoft Windows 11 Pro (22H2) Build 22621.1555 usando o seguinte conjunto de drivers:

• Driver do chipset AMD 5.02.19.2221;
• Driver NVIDIA GeForce 537.13.

Descrição das ferramentas usadas para medir o desempenho da computação:

Testes sintéticos:

• AIDA64 Engineer 6.92.6600 – teste do subsistema de memória Cache and Memory Benchmark.
• O Geekbench 6.1.0 mede o desempenho da CPU de thread único e multithread em cenários típicos de usuário, desde a leitura de e-mail até o processamento de imagens.

Formulários:

• 7-zip 22.00 – teste de velocidade de arquivamento. O tempo gasto pelo arquivador para compactar um diretório com vários arquivos com um volume total de 4,6 GB é medido. O algoritmo LZMA2 e a taxa de compactação máxima são usados.
• Adobe Photoshop 2023 24.0.0 – Teste de desempenho gráfico. É usado o script de teste PugetBench para Photoshop V0.93.6, que simula operações básicas e funciona com filtro Camera Raw, correção de lente, redução de ruído, nitidez inteligente, desfoque de campo, desfoque de deslocamento de inclinação, desfoque de íris, grande angular adaptável, dissolução.
• Adobe Premiere Pro 2023 23.0.0 – Teste de desempenho de edição de vídeo. É utilizado o script de teste PugetBench para Premiere Pro V0.95.6, que simula a edição de vídeos 4K em diferentes formatos, aplicando-lhes vários efeitos e a renderização final para o YouTube.
• Cinebench 2024 é um benchmark padrão para testar a velocidade de renderização no Cinema 4D 2024.
• Handbrake 1.6.1 – testando a velocidade de transcodificação de vídeo AVC 2160p@24FPS com uma taxa de bits de cerca de 42 Mbps para formatos mais avançados. Os codificadores de software x265 e AV1 (SVT) são usados.

Jogos:

• Cyberpunk 2077. Resolução 1920 × 1080: Quick Preset = Ultra + RayTracing: Médio.
• Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Nível de Detalhe = Ultra, Qualidade da Textura = Alta, Filtro da Textura = Anisotrópico 16x, SSAO = Ultra, Qualidade da Sombra = Ultra, Qualidade de Reflexão dos Espelhos = Alta, Qualidade SSR = Alta, Sombreamento de taxa variável = qualidade.
• Homem-Aranha da Marvel Remasterizado. Разрешение 1920 × 1080: Predefinição = Muito Alta, Reflexão Ray-Traced = Ligado, Resolução da Reflexão = Muito Alta, Detalhe da Geometria = Muito Alta, Alcance do Objeto = 10, Anti-Aliasing = TAA.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Mais alto, Anti-Aliasing = TAA, Ray Traced Shadow Quality = Ultra.
• Campo Estelar. Resolução 1920 × 1080: Resolução Dinâmica = Desligada, Predefinição de Gráficos = Ultra, Upscaling = Desligado.
• The Witcher 3: Caçada Selvagem. Resolução 1920 × 1080: predefinição gráfica = RT Ultra.

Em todos os testes de jogos, o número médio de quadros por segundo, bem como 0,01-quantil (primeiro percentil) para valores de FPS são dados como resultados. O uso de 0,01-quantil em vez do FPS mínimo deve-se ao desejo de esclarecer os resultados de rajadas aleatórias de desempenho provocadas por razões não diretamente relacionadas à operação dos principais componentes da plataforma.

⇡#O que é mais importante: frequência ou horários?

Para ilustrar como o desempenho de um sistema Socket AM5 muda com o aumento das frequências DDR5, comparamos o desempenho de um sistema baseado em Ryzen 7 7800X3D com três opções de memória – kits DDR5-5600 de 32 GB de canal duplo, DDR5-6000 e DDR5-6400 com o mesmo esquema de tempo 30-38-38-96. Para maior clareza, uma quarta variante do subsistema de memória foi adicionada a esta lista – DDR5-6400 com temporizações 40-40-40-76. Sua participação permitirá determinar se a frequência da memória realmente importa mais em termos de temporização e se DDR5 de alta velocidade com esquema de latência não muito agressivo pode competir com memórias mais lentas e com latência mínima.

Tendo em conta tudo o que foi dito acima, os resultados dos testes não são surpreendentes. Problemas com o dimensionamento do desempenho à medida que a frequência da memória aumenta já são revelados em benchmarks sintéticos. Como pode ser visto nos resultados do CacheMem, aumentar a frequência operacional do DDR5 quase não leva a um aumento na taxa de transferência praticamente medida.

Assim, aumentar a frequência da memória de 5.600 para 6.400 MHz aumenta a velocidade prática de leitura e cópia de dados em apenas 1%. Apenas a velocidade de gravação é dimensionada – quando a frequência DDR5 aumenta em 15%, aumenta em 12%. E nesse aspecto, o Ryzen 7 7800X3D se comporta de maneira totalmente única. Tanto os processadores Ryzen da geração anterior, quanto até mesmo as famílias Core Alder Lake e Raptor Lake, com o aumento da frequência de memória, todos os indicadores que caracterizam a largura de banda aumentam proporcionalmente, mas a eficiência do controlador de memória Ryzen 7000 neste contexto levanta questões razoáveis.

O efeito da frequência DDR5 na latência prática da memória não é muito perceptível, mas em termos relativos ainda atinge vários por cento ao passar de DDR5-5600 para DDR5-6400 com os mesmos tempos. No entanto, a latência depende principalmente dos tempos, então você não deve se surpreender que tanto DDR5-5600 quanto DDR5-6400 possam produzir a mesma latência prática, quando no primeiro caso são definidos atrasos agressivos e, no segundo, atrasos mais relaxados.

Ou seja, já pelos resultados dos testes sintéticos fica claro que a alta frequência DDR5 por si só não é sinônimo de alto desempenho do Ryzen 7 7800X3D e ao minimizar a latência você pode facilmente ultrapassar o passo de 800 Hz na frequência da memória.

A fraca dependência do desempenho real do Ryzen 7 7800X3D na frequência da memória é claramente visível nas aplicações. Um passo de 400 MHz na frequência DDR5 com um esquema de atraso constante proporciona um aumento de desempenho de 1-2%. E mesmo em um arquivador que é muito sensível ao desempenho do subsistema de memória, o DDR5-6400 oferece apenas 6% de vantagem sobre o DDR5-5600. Ao mesmo tempo, a influência dos tempos é muito mais significativa – um sistema com DDR5-5600 CL30 não é inferior em desempenho médio a um sistema com DDR5-6400 CL40 difundido no mercado. E isso significa que a recomendação de escolher qualquer DDR5 com frequência de 6000-6400 MHz para sistemas Socket AM5 é no mínimo incorreta.

As conclusões tiradas podem ser ilustradas pelos resultados de testes em jogos, que estão entre as tarefas que dependem das características de velocidade do subsistema de memória. No entanto, todas as quatro opções de memória testadas fornecem aproximadamente o mesmo nível de FPS. A vantagem do DDR5-6000 sobre o DDR5-5600 é de apenas 1-2%. E mesmo a transição de DDR5-5600 para DDR5-6400, mantendo o mesmo esquema de latência, resulta em apenas um ligeiro aumento na taxa de quadros média no nível de 2-3%. Além disso, DDR5-6400 com tempos de 40-40-40-76 novamente não pode se orgulhar de superioridade sobre DDR5-5600 com tempos de 30-38-38-96 – essas variantes de kits de memória fornecem desempenho aproximadamente igual.

Em outras palavras, escolher a memória para o Ryzen 7 7800X3D com base em sua frequência (como recomenda a AMD) está errado. Os atrasos têm um impacto muito mais forte no desempenho do que as frequências e, em primeiro lugar, deve-se prestar atenção a eles. E há uma explicação simples para isso, que já foi mencionada acima. O Ryzen 7000 usa o mesmo barramento Infinity Fabric para comunicação entre o chiplet CCD com os núcleos do processador e o chiplet de E/S com o controlador de memória como nos processadores da geração anterior. Este barramento pode transferir 32 bytes por ciclo de clock, o que, levando em consideração sua frequência de 2.000 MHz, significa uma vazão de 64 GB/s. Isso é um pouco maior do que a largura de banda do Infinity Fabric nos processadores da geração anterior devido ao seu overclock de 10%, mas ainda significativamente menor do que a largura de banda máxima da memória DDR5 moderna de canal duplo.

Portanto, usar memória DDR5 de alta velocidade com o Ryzen 7 7800X3D e outros processadores da série Ryzen 7000 não faz muito sentido – os núcleos de computação ainda não serão capazes de aproveitar as vantagens de sua largura de banda aumentada. E a questão aqui não é que aumentar a frequência da memória acima de 6.000-6.400 MHz leva à necessidade de reduzir a frequência do controlador de memória. O que é muito pior é que os processadores Zen 4 são projetados exatamente da mesma forma que seus antecessores – supostamente para DDR4. Adicionar suporte correto para DDR5 exigiu mudanças significativas na arquitetura do chiplet, mas por algum motivo elas não foram feitas no Zen 4. Como resultado, os proprietários de Ryzen 7000 terão que lidar com uma largura de banda prática de memória DDR5 artificialmente baixa, que é cerca de uma vez e meia pior do que em sistemas LGA1700.

⇡#O DDR5 ideal para Ryzen 7 7800X3D é…

Como qualquer DDR5 tem largura de banda excessiva para a série Ryzen 7000, a baixa latência é uma prioridade máxima ao configurar o subsistema de memória na plataforma Socket AM5. No entanto, ainda não podemos dar uma recomendação simples no espírito de “Escolha a memória com as latências mais baixas na especificação para o Ryzen 7 7800X3D”, uma vez que a latência real do DDR5 depende não apenas dos tempos, mas também da sua frequência de operação.

O fato é que os fabricantes indicam a quantidade de atraso nos ciclos de clock, cuja duração depende proporcionalmente da frequência de operação dos módulos. Portanto, por exemplo, DDR5-6000 com tempo de lanencia CAS (CL) de 30 não terá desempenho pelo menos pior do que DDR5-5600 com lanencia CAS (CL) 28.

A tabela abaixo, que mostra a duração do tempo CL em nanossegundos para modos DDR5 comuns, deve adicionar transparência à dependência da latência em frequência e atrasos. Tais valores já podem ser comparados diretamente entre si, mesmo para módulos de memória operando em frequências diferentes.

Da tabela, por exemplo, segue-se que o DDR5-6400 CL40 difundido do ponto de vista do Ryzen 7 7800X3D (ou algum outro processador da série Ryzen 7000) não será tão bom, já que não apenas DDR5-5600 CL32 pode fornecer latência visivelmente melhor, mas até DDR5-5200 CL-30. Portanto, escolher módulos DDR5 com frequência de 6.000 ou 6.400 MHz para sistemas Socket AM5 realmente só faz sentido se estivermos falando de memória que, junto com altas frequências, também oferece baixas latências – CL30 ou CL32.

No entanto, a vida é sempre um pouco mais complicada do que a teoria descreve. O funcionamento da memória em condições reais depende não apenas do tempo básico do CL, mas também de muitos outros parâmetros, dos quais existem várias dezenas no total. Esses parâmetros dependem da qualidade dos chips de memória e não estão estritamente relacionados ao CL. Portanto, em condições reais, a relação de desempenho entre os diferentes tipos de DDR5 é um pouco diferente do que está escrito na tabela acima.

Para entender completamente esse problema, reunimos diversas opções de conjuntos de módulos DDR5 operando em diferentes frequências e diferentes combinações de temporização. A ênfase foi colocada em variantes populares de conjuntos de 2 × 16 GB com as frequências mais interessantes para usuários do Ryzen 7 7800X3D em 5600, 6000 e 6400 MHz. Além disso, a versão “canônica” do DDR5-5200 (com temporizações 38-38-38-84) foi adicionada aos testes, já que esta é exatamente a memória suportada pelos processadores Ryzen 7000 de acordo com as especificações do passaporte.

Os resultados da medição do rendimento e da latência no Aida64 Cachemem não surpreendem agora. Eles confirmam claramente tudo o que foi descoberto anteriormente – qualquer tipo de SDRAM DDR5 na plataforma Socket AM5 mostra quase a mesma velocidade de leitura e cópia, independentemente de sua frequência. Apenas a velocidade de gravação é dimensionada – com tal atividade, o DDR5-6400 está 20-25% à frente do DDR5-5200 básico.

Quanto à latência prática, seus valores relativos estão distribuídos de acordo com a tabela acima. Por exemplo, DDR5-5600 CL30 supera DDR5-6400 CL40 e DDR5-6000 CL30 tem desempenho um pouco melhor que DDR5-6400 CL32.

Tudo isso se reflete em aplicações reais, embora tarefas reais com uso intensivo de recursos não respondam muito sensivelmente à velocidade do subsistema de memória em sistemas baseados em processadores Ryzen 7000. No entanto, usando DDR5-5600, DDR5-6000 ou DDR5-6400 com baixo timings, você pode atingir o ganho médio de 2,5-3,5%, quando comparado com o desempenho obtido em um sistema com DDR5-5200. Ao mesmo tempo, a memória de alta velocidade com tempos altos parece bastante fraca. DDR5-6400 com latências de 40-40-40-76 ou DDR5-6000 com temporizações de 36-36-36-76 estão claramente perdendo opções, porque melhor desempenho pode ser alcançado por kits DDR5-5600 mais acessíveis com tempos de 30- 36-36-89 ou 28-34-34-89.

Tudo isso nos leva à conclusão de que ao escolher DDR5 para o Ryzen 7 7800X3D, é melhor focar em módulos com latências mais baixas CL28-CL30, e você deve prestar muito menos atenção à sua frequência.

Esta abordagem é justificada por mais uma razão. Quase todos os módulos de memória com latência CL34 e inferior são baseados em chips SK Hynix A-die ou M-die. E são esses módulos que possuem o maior potencial de overclock, permitindo que usuários experientes melhorem ainda mais o desempenho por meio de configurações ajustadas. Além disso, isso se aplica não apenas à frequência DDR5, que, como descobrimos, quase não tem efeito no desempenho do Ryzen 7 7800X3D, mas também a todo o conjunto de temporizações.

⇡#Preciso ajustar os horários e o que fazer se houver muitos deles?

Os tempos acabaram sendo um parâmetro mais importante para o Ryzen 7 7800X3D do que sua frequência, mas até agora não se podia dizer que o desempenho deste processador depende significativamente das configurações do subsistema de memória. A vantagem de alguns por cento em algumas aplicações que o DDR5 rápido oferece pode ser negligenciada. Porém, na realidade, bons módulos de memória permitem obter um aumento de desempenho muito mais significativo se você não confiar sua configuração à placa-mãe e aos perfis XMP/EXPO, mas fazê-lo manualmente. O fato é que o BIOS das placas-mãe quase não otimiza os tempos secundários e terciários, mas em sistemas baseados em Ryzen 7000 eles podem afetar muito mais o desempenho do que os atrasos principais.

Você pode encontrar muitas recomendações na Internet sobre como otimizar todo o conjunto de atrasos, e esse é um processo bastante tedioso e demorado. No entanto, no caso dos processadores Ryzen 7000, isso é significativamente simplificado devido à largura de banda limitada do barramento interno Infinity Fabric, que neutraliza a influência não apenas da frequência DDR5, mas também de uma série de atrasos.

Tendo avaliado o impacto de vários parâmetros de memória, compilamos a tabela a seguir, na qual identificamos os tempos mais importantes, com os quais podemos melhorar significativamente o desempenho do sistema no Ryzen 7 7800X3D com o mínimo esforço.

Assim, uma otimização bastante eficaz do subsistema de memória pode ser alcançada tocando apenas em um pequeno conjunto de configurações, incluindo três temporizações primárias (CL, RCD e RP), três temporizações secundárias (WR, RFC e REFI). Na maioria dos casos, você terá que tentar reduzir apenas quatro valores por tentativa e erro – CL, RCD, RP e RFC. O tempo WR, juntamente com RTP e FAW, pode ser imediatamente definido para 48, 12 e 32, respectivamente – estes são os valores mínimos aceitáveis, adequados para 99% de todos os módulos DDR5, independentemente de sua frequência. E para REFI, você precisa tentar imediatamente o valor máximo de 65535 e reduzi-lo apenas em caso de instabilidade (REFI é o único tempo que precisa ser aumentado para melhorar o desempenho).

É fácil estimar o valor inicial aproximado para o RFC, a partir do qual você precisa começar ao procurar uma opção estável. Seu valor absoluto (em nanossegundos) é determinado pelo tipo de chip DDR5. Por exemplo, para chips SK Hynix é cerca de 130-160 ns, para Samsung – cerca de 260-270 ns e para Micron – cerca de 260-360 ns. Para converter esses atrasos em ciclos de clock, que são configurados no BIOS das placas-mãe, você pode usar a fórmula simples RFC (ciclos) = Frequência de memória (MHz) * RFC (ns) / 2000.

Também é necessário levar em conta que a capacidade dos módulos DDR5 de operar de forma estável em atrasos agressivos, como regra, melhora significativamente com o aumento da tensão de alimentação. Portanto, ao selecionar temporizações, é melhor aumentar imediatamente os valores de tensão de DRAM VDD e DRAM VDDQ para 1,35-1,4 V – esses são níveis absolutamente seguros, apesar do fato de que a tensão nominal para chips DDR5, definida pela JEDEC, é 1,1 V. Mas é melhor não arriscar aumentando a voltagem do SoC da CPU – como foi descoberto, é isso que desativa os processadores Ryzen 7000, o que afetou seriamente muitos proprietários de processadores com cache 3D. No entanto, seus valores até 1,3 V são considerados bastante aceitáveis.

Para avaliar a eficácia do ajuste manual dos tempos, usamos um kit G.Skill composto por um par de módulos DDR5-6400 de 16 GB com latências nominais de 32-39-39-102. Este kit é baseado em chips SK Hynix A-die e, portanto, é fácil de otimizar. Seus tempos primários podem ser reduzidos para o esquema 30-37-37-55 e outras configurações podem ser significativamente reduzidas. Abaixo estão capturas de tela que comparam três opções de configuração desses módulos: temporizações que a placa-mãe configura para este kit; configurações otimizadas usando o “esquema rápido”; e o resultado de uma seleção manual completa das configurações mais produtivas.

Configurações automáticas

Otimização rápida

Otimização total

Para esclarecer o cenário sobre a eficácia da otimização de temporização, realizamos outro conjunto de testes de desempenho, onde comparamos o desempenho do conjunto de memória selecionado com configurações automáticas com duas opções de temporização selecionadas manualmente.

E já pelos testes sintéticos fica claro que minimizar os tempos dá um efeito muito perceptível, bastante comparável ao que poderia ser alcançado com a compra de um kit SDRAM DDR5 mais rápido. Além disso, o ajuste permite ainda conseguir alguma melhoria na velocidade de leitura da memória, que até agora parecia irremediavelmente limitada pela largura de banda do barramento Infinity Fabric.

Somente ajustando os tempos, é alcançada uma melhoria de aproximadamente 4% no desempenho em aplicativos com uso intensivo de recursos. Além disso, o efeito máximo dessa otimização, tradicionalmente observado no arquivador, chega a impressionantes 16%. Ao mesmo tempo, um ajuste manual simples e rápido de temporizações, afetando apenas os parâmetros mais críticos, também funciona muito bem. Oferece um ganho médio de desempenho de 2,8% em relação às “configurações automáticas”.

A situação dos jogos é ainda mais interessante. Nesta categoria de aplicações, o ajuste completo dos tempos aumenta o FPS em média (mais de seis jogos) em 3,8%, mas se falarmos do FPS mínimo médio, então sua melhoria já chega a 6,5%. A otimização do tempo usando um esquema reduzido também funciona muito bem. Ele melhora a taxa de quadros média em 2,9% e a taxa de quadros mínima aumenta em 5,2% em comparação com as configurações automáticas.

Em outras palavras, como o desempenho do Ryzen 7 7800X3D (assim como de outros membros da família Ryzen 7000) depende muito mais dos tempos do que da frequência, você claramente não deve negligenciar seu ajuste. Este procedimento ajuda a revelar de forma mais completa o desempenho da “melhor CPU para jogos da AMD”.

⇡#O que há de ruim se a memória for mais rápida que DDR5-6400?

Ao testar diferentes opções de DDR5 com o Ryzen 7 7800X3D, até agora seguimos o conselho da AMD e não tentamos usar memória com freqüência superior a 6.400 MHz. Aumentar a frequência DDR5 acima desse limite requer, na verdade, abandonar o modo síncrono do controlador de memória e alterná-lo para o modo de meia frequência, o que, segundo a AMD, reduz significativamente o desempenho. No entanto, até recentemente, a memória mais rápida em sistemas Socket AM5 não funcionava devido a erros no microcódigo. Mas a AMD conseguiu resolver esse problema e, com versões de BIOS baseadas em AGESA 1.0.0.7c (e posteriores), modos de memória de alta velocidade tornaram-se disponíveis para uso.

Esta se tornou uma ocasião para verificar se a memória de alta velocidade em um sistema baseado no Ryzen 7 7800X3D realmente reduz o desempenho. Para os testes, escolhemos o modo DDR5-7200, no qual utilizamos dois conjuntos diferentes de temporizações. Em primeiro lugar, o esquema padrão (para módulos de memória em chips SK Hynix) 34-45-45-115. Em segundo lugar, um esquema de temporização 34-43-43-55 otimizado, no qual todos os tempos menores foram cuidadosamente selecionados à mão para maximizar o desempenho.

DDR5-7200, configurações automáticas

DDR5-7200, configurações manuais

Comparamos o sistema equipado com DDR5-7200 com o mesmo sistema, mas trabalhando com DDR5-6400 usando temporizações “padrão” 30-38-38-96, bem como temporizações otimizadas manualmente, conforme descrito na seção anterior.

No entanto, devemos imediatamente fazer uma reserva de que é bastante estranho esperar do DDR5-7200 algum impulso adicional para melhorar o desempenho do Ryzen 7 7800X3D. Como já ficou claro, o desempenho da série Ryzen 7000 praticamente não aumenta com o aumento da frequência DDR5 devido às limitações internas da arquitetura, e a latência é de primordial importância. E ao ultrapassar o limite de 6.400 MHz de memória, eles realmente aumentam, já que o controlador perde a capacidade de trabalhar com módulos DDR5 SDRAM em uma única frequência.

Como resultado, no benchmark Aida64 Cachemem, que mede o desempenho de velocidade real do subsistema de memória, DDR5-7200 e DDR5-6400 fornecem rendimento semelhante, apesar da diferença de 13% na frequência, e do ponto de vista da latência prática, mais rápido a memória perde.

Com tais introduções, o DDR5-7200 não pode vencer em nenhuma circunstância. E é exatamente isso que vemos nos testes de desempenho de aplicações. Um sistema baseado em Ryzen 7 7800X3D com DDR5-6400 funciona mais rápido tanto ao usar temporizações automáticas quanto após ajustá-las. No entanto, a perda de DDR5-7200 não é tão dramática – seu valor é de 1,0-1,5%.

Aproximadamente a mesma situação pode ser observada nos jogos. DDR5-6400, trabalhando com o controlador de memória no modo 1:1, permite obter taxas de quadros 1-2% mais altas. Assim, a AMD diz que a memória de alta velocidade é desnecessária para o Ryzen 7000 – isso é confirmado pelos nossos testes.

Além disso, os resultados comprovam claramente outra tese – a importância de definir timings. Por exemplo, DDR5-7200 operando em modo assíncrono com latências otimizadas oferece desempenho visivelmente superior ao DDR5-6400, que usa tempos definidos automaticamente para seus tempos. Em outras palavras, a fraca influência da frequência DDR5 no desempenho da plataforma Socket AM5 pode ser observada em qualquer modo de clock do controlador de memória.

⇡#O Infinity Fabric pode ser reparado?

Para que o teste seja considerado totalmente abrangente, mais um ponto precisa ser verificado. Como mencionado várias vezes acima, muitos problemas com o desempenho da memória na plataforma Socket AM5 são causados ​​pelo barramento intraprocessador Infinity Fabric. Na arquitetura Ryzen 7000, ele atua como um gargalo, impedindo que esses processadores aproveitem a rápida SDRAM DDR5. E é esse barramento o responsável pelo baixo rendimento real do subsistema de memória Ryzen 7 7800X3D, independente do modo em que o DDR5 opera.

Para todos esses problemas, surge uma solução muito óbvia – overclock do Infinity Fabric, felizmente a AMD oferece essa oportunidade – o ajuste da frequência deste barramento está disponível no BIOS das placas-mãe. No entanto, não se deve pensar que aumentar a sua frequência acima dos 2.000 MHz nominais possa reverter a tendência. O fato é que a própria AMD já fez overclock do Infinity Fabric tanto quanto possível. Nos processadores da geração anterior operava na frequência de 1800 MHz, e no Ryzen 7000 essa frequência foi aumentada em 10%, o que está muito próximo do limite de suas capacidades.

O máximo com que você pode contar é um aumento adicional de 100 MHz na frequência nominal do Infinity Fabric, o que aumentará seu rendimento de 64 para 67 GB/s e é improvável que tenha qualquer impacto qualitativo na situação. Além disso, ao fazer overclock deste barramento acima de 2.000 MHz, surgem sérias dificuldades em verificar seu funcionamento estável. O protocolo Infinity Fabric possui ferramentas avançadas de correção de erros e, quando ocorrem erros, a estabilidade não é perdida imediatamente. Em vez disso, o aumento na frequência tem o efeito oposto – o rendimento real do barramento não aumenta, mas diminui. Além disso, esta situação provavelmente será “flutuante”: a degradação do desempenho nem sempre ocorrerá e nem em todas as aplicações – portanto, detectá-la pode ser muito difícil.

Por exemplo, nossa cópia do Ryzen 7 7800X3D funcionou de forma estável na frequência do Infinity Fabric até 2.133 MHz inclusive, mas em algumas aplicações já na frequência de 2.067 MHz foi possível observar não um aumento, mas uma diminuição no desempenho. Em outras palavras, o overclock confiável do Infinity Fabric acabou sendo possível apenas até 2.033 MHz, e um aumento adicional em sua frequência não aumentou o desempenho em todos os lugares, mas apenas em testes sintéticos e em aplicações onde não havia carga séria em backbone de memória do processador.

Isso é claramente mostrado nos gráficos a seguir, ilustrando o escalonamento de desempenho do Ryzen 7 7800X3D com memória DDR5-6400 (com configurações otimizadas manualmente) ao alternar as frequências do Infinity Fabric.

As medições de velocidade de memória feitas com Aida64 Cachemem confirmam que o Infinity Fabric é de fato uma área crítica do desempenho de memória do Ryzen 7 7800X3D. Aumentar a frequência deste barramento aumenta proporcionalmente o rendimento tanto para leitura quanto para cópia. A latência também é reduzida, mas em uma escala um pouco menor. Mesmo assim, os números obtidos dão um sinal muito positivo: parece que fazer overclock no Infinity Fabric é uma ótima técnica para melhorar o desempenho do processador e da memória.

No entanto, os resultados dos testes nas aplicações não proporcionam motivos para um otimismo desenfreado. Em muitos casos, aumentar a frequência do Infinity Fabric funciona apenas em uma etapa – até 2.033 MHz. Um aumento adicional nesta frequência não leva a uma melhoria no desempenho devido ao overclock, o que acarreta um aumento no número de erros durante a transferência de dados. Além disso, há aplicações onde os primeiros problemas começam a surgir já na frequência de 2.033 MHz – estamos falando de transcodificação de vídeo. Portanto, por mais tentadora que possa parecer a ideia de overclock do Infinity Fabric, ela não é adequada para sistemas de produção utilizados na criação e processamento de conteúdo digital devido aos resultados imprevisíveis.

Com os jogos a situação parece mais certa. Aumentar a frequência do Infinity Fabric de 2.000 para 2.033 MHz aumenta o FPS médio em cerca de 1% e, à primeira vista, não há jogos em que tal overclock leve a um resultado negativo. No entanto, aumentar ainda mais essa frequência não parece mais uma boa ideia – tanto o FPS médio quanto o mínimo caem em alguns lugares ao passar para 2.066 MHz.

Assim, embora a frequência do Infinity Fabric possa de fato afetar o desempenho do subsistema de memória, aumentá-la deve ser feito com muito cuidado. Além disso, o critério para um overclock bem-sucedido deste barramento não deve ser a operação estável do sistema, que pode ser mantida apesar do overclock, mas um aumento no desempenho em uma ampla gama de tarefas realizadas nele.

⇡#Achados

Com este material tentamos responder a todo o conjunto de questões que podem surgir na escolha da memória para sistemas construídos em processadores Ryzen 7000. Foi dada especial atenção ao processador Ryzen 7 7800X3D como o representante mais interessante da família, mas todas as conclusões tiradas certamente são válidos para outros modelos de processadores Socket AM5.

Então, o que descobrimos?

• A arquitetura Ryzen 7000 não foi devidamente otimizada para DDR5 SDRAM. Para conectar chips CCD e E/S, ele usa o mesmo barramento Infinity Fabric dos processadores Ryzen 5000, e sua largura de banda é gravemente insuficiente para desbloquear o potencial da SDRAM DDR5 moderna.
• Como resultado, DDR5 de alta frequência em sistemas baseados em Ryzen 7000 não oferece muitos benefícios. O principal fator que influencia o desempenho do subsistema de memória na plataforma Socket AM5 é a latência, não sua frequência.
• O processador Ryzen 7 7800X3D produz o melhor desempenho ao executar DDR5, cujo primeiro tempo (CL) é 28 ou 30.
• O tempo CL baixo é típico para módulos baseados em chips SK Hynix. Essa memória DDR5 pode, na maioria dos casos, ter overclock para 6.400 MHz, mantendo um esquema de latência agressivo.
• Para obter desempenho máximo, o controlador de memória Ryzen 7000 deve operar em sincronia com a memória. Isso é possível ao usar módulos não mais rápidos que DDR5-6400. Além disso, quando a frequência da memória aumenta acima de 6.000 MHz, o modo síncrono deve ser ativado manualmente.
• Aumentar a frequência da memória acima de 6.400 MHz prejudica o desempenho. Ao ultrapassar essa fronteira, é necessário habilitar o modo de meia frequência do controlador de memória, e isso aumenta tanto as latências que, por exemplo, um sistema com DDR5-7200 é inferior a um sistema com DDR5-6400 em termos de desempenho em qualquer aplicação.
• A melhor maneira de otimizar o subsistema de memória na plataforma Socket AM5 é selecionar tempos mínimos. Usando esta técnica, o desempenho do sistema no Ryzen 7 7800X3D pode ser aumentado em vários por cento sem recorrer a overclock da CPU ou aumento da frequência da memória.
• Uma melhoria notável no desempenho da memória pode ser alcançada alterando apenas algumas configurações. Os três tempos primários (CL, RCD, RP) e três secundários (WR, RFC e REFI) têm a maior influência.
• A eficiência da memória em sistemas Socket AM5 também pode ser aumentada com overclock do barramento Infinity Fabric, mas é muito difícil fazer overclock. Além disso, um aumento na frequência do Infinity Fabric acima de 2.000 MHz pode causar não um aumento, mas uma diminuição no desempenho em tarefas que consomem muitos recursos devido à ocorrência de erros massivos durante a transferência de dados.

Assim, se você deseja obter o desempenho máximo do processador Ryzen 7 7800X3D, então para um computador baseado nele é melhor escolher módulos DDR5-6000 ou DDR5-6400 baseados em chips SK Hynix com latências agressivas, use o 1:1 modo controlador de memória e configure manualmente todas as temporizações. Tal como acontece com os processadores Ryzen da geração anterior, o ajuste adequado da memória pode impactar demais o desempenho geral da plataforma para valer a pena negligenciá-lo.

A memória DDR5 há muito deixou a categoria de inovações tecnológicas e se tornou, se não comum, pelo menos uma escolha comum para sistemas na faixa de preço acima da média. A maior contribuição para a promoção do novo padrão, sem dúvida, foi feita pela Intel, que começou a migrar sistemas de consumo para DDR5 há dois anos. Mas agora o DDR5 também está sendo promovido ativamente pela AMD, já que a atual família de processadores Ryzen 7000, seguindo Alder Lake e Raptor Lake, também mudou para esse tipo de memória.

No entanto, não se pode dizer que a abordagem da AMD para implementar o suporte DDR5 na sua plataforma acabou por ser semelhante à abordagem da Intel. E nem se trata da falta de soluções transitórias e da recusa categórica em ser compatível com DDR4 na nova geração de processadores. Muito mais sério é que a AMD escolheu seu próprio método de integração do controlador de memória à arquitetura da CPU, e é por isso que o Ryzen 7000 interage com DDR5 de uma forma completamente diferente daquela a que os usuários de processadores Intel estão acostumados.

Nosso site publicou bastante material sobre as peculiaridades da SDRAM DDR5 em sistemas baseados em processadores Core de 12ª e 13ª geração (veja, por exemplo, o teste recente do Core i9-13900K com DDR5-8000). No entanto, nenhum estudo semelhante sobre o Ryzen 7000 foi realizado até agora. Hoje vamos eliminar esse eufemismo e dar uma resposta fundamentada às principais dúvidas sobre memória que os usuários da plataforma Socket AM5 possam ter.

A principal razão pela qual precisamos falar separadamente sobre o trabalho da memória DDR5 com o Ryzen 7000 é que os processadores Zen 4 em sua estrutura conceitual não diferem do Zen 3. Eles são montados a partir de chips com funcionalidade semelhante, o que significa que os núcleos de computação no Ryzen 7000 são fisicamente separados do controlador de memória, localizado em um chip semicondutor adjacente a ele. Como antes, para projetar versões de consumo do Zen 4, a AMD usa dois tipos de cristais: chips CCD, que contêm oito núcleos de computação com cache L3 de 32 MB, e um chiplet de E/S, onde estão localizados os controladores de memória e PCI Express, e também um núcleo gráfico integrado.

Você pode ler mais sobre o design da série Ryzen 7000 em nossa análise do Ryzen 9 7950X, mas aqui vamos nos concentrar em como funciona o controlador de memória nesses processadores e como os núcleos de computação conseguem interagir com ele, desde que seja localizado a alguma distância deles. Escolhemos o Ryzen 7 7800X3D como nosso principal objeto de pesquisa – este processador da série Ryzen 7000 é o mais popular porque oferece uma relação favorável entre desempenho de jogos e preço e até afirma ser a melhor opção para construir PCs para jogos.

Ryzen 7 7800X3D em raio-X. Foto de Fritzchens Fritz

E se falarmos especificamente sobre o Ryzen 7 7800X3D, então ele tem oito núcleos com cache 3D aumentado para 96 ​​MB em um chip semicondutor e um controlador DDR5 em outro. Pelo menos duas consequências importantes decorrem disso. Em primeiro lugar, você não deve esperar os mesmos indicadores de desempenho do subsistema de memória Ryzen 7000 que os sistemas baseados em processadores Intel, onde o controlador de memória está localizado próximo aos núcleos de computação. E em segundo lugar, o barramento que conecta os chips dentro do processador, o Infinity Fabric, deve ter um impacto significativo na velocidade de operação do Ryzen 7000 com memória. E hoje teremos que nos lembrar constantemente desse ônibus, já que muitos dos recursos do Ryzen 7000 estão associados a ele. Mas vamos conversar sobre tudo em ordem.

⇡#Como tudo funciona no Ryzen 7000

A importância do barramento Infinity Fabric para as últimas gerações de processadores Ryzen não pode ser questionada. Com o anúncio de cada nova série de processadores, a AMD ainda deu recomendações especiais sobre como abordar a configuração de seus parâmetros. Por exemplo, no Ryzen 5000, para eliminar o efeito negativo da presença de um link intermediário na forma de Infinity Fabric no barramento processador-memória, a empresa recomendou buscar a operação síncrona deste barramento e do controlador de memória. E nesses processadores projetados para SDRAM DDR4, alcançar frequências iguais não foi tão difícil: a proporção necessária entre eles foi mantida automaticamente ao usar a memória em modos até DDR4-3600 inclusive.

Mas então uma característica desagradável ficou clara: o desvio dessa proporção levou a uma queda notável na produtividade. Portanto, usar memória mais rápida com o Ryzen 5000 só fazia sentido com ressalvas. Por exemplo, com DDR4-3800, a sincronização de frequência do Infinity Fabric, controlador de memória e módulos DDR4 poderia ser alcançada usando ajuste manual, mas uma memória ainda mais rápida tornou isso impossível em princípio. Portanto, módulos DDR4-4000 e mais rápidos são contraindicados para Ryzen 5000.

A raiz de todos os problemas está justamente no Infinity Fabric: no Ryzen 5000, esse barramento geralmente não consegue operar sem erros em frequências acima de 1900 MHz. Alguns processadores permitem overclock para 1933 MHz, abrindo caminho para a operação síncrona de DDR4-3866, mas isso não muda a essência – a memória de alta frequência em sistemas baseados em Ryzen 5000 não fornece um aumento de desempenho principalmente devido à dessincronização de memória e frequências do Infinity Fabric.

No Ryzen 7000, a situação mudou: esses processadores agora contam com um controlador DDR5, memória que opera em uma frequência significativamente maior em comparação ao DDR4. Portanto, o clock síncrono do Infinity Fabric com DDR5 tornou-se impossível desde o início. Devido à transição para processos tecnológicos mais modernos, a AMD conseguiu aumentar o teto de frequência deste barramento, mas de forma bastante modesta – a velocidade máxima do Infinity Fabric, que é alcançável em cópias particularmente bem-sucedidas do Ryzen 7000, não excede 2133-2166 MHz, e o máximo típico de suas capacidades é considerado uma frequência de 2.000 MHz. É por isso que para os novos processadores a AMD reescreveu as recomendações de configuração de frequências e agora fala exclusivamente sobre os benefícios da mesma frequência do controlador de memória e dos módulos DDR5, aconselhando que a configuração de frequência do Infinity Fabric seja transferida para os ombros da placa-mãe.

A empresa chama o DDR5-6000 de modo de memória preferido para todos os processadores da série Ryzen 7000 – neste caso, é possível manter uma proporção de 1:1 entre as frequências do controlador e dos módulos de memória, que é ativada automaticamente. À medida que o BIOS das placas-mãe melhorou, o DDR5-6400 mais rápido também aprendeu a trabalhar em sincronia com o controlador, embora neste caso a frequência correta do controlador deva ser definida manualmente. Mas um aumento adicional na frequência DDR5, em qualquer caso, exigirá o abandono completo da sincronização e a mudança da frequência do controlador de memória para o modo 1:2, o que afeta significativamente as latências e, segundo a AMD, causa um golpe irreparável no desempenho.

Ao mesmo tempo, o modo de memória síncrona no Ryzen 7000, estritamente falando, não é assim devido à operação do barramento Infinity Fabric em sua própria frequência independente. Na plataforma Socket AM5, essa frequência é de 2.000 MHz, independente da escolha do modo de velocidade da memória. Assim, os sistemas baseados em Ryzen 7000 perderam a sincronização completa de ponta a ponta ao enviar dados ao longo do barramento de memória do processador. Comentando esta discrepância, a AMD refere-se ao buffer aprimorado do Infinity Fabric, graças ao qual supostamente conseguiu minimizar as perdas de desempenho, e sugere que os usuários nem pensem na frequência desse barramento intraprocessador.

Porém, nem tudo é tão simples. O buffer pode eliminar atrasos desnecessários, mas não é capaz de resolver o problema de largura de banda, que o Infinity Fabric, operando na frequência de 2.000 MHz, naturalmente começou a faltar. Para conectar os chips CCD e I/O, os processadores Ryzen usam uma variante Infinity Fabric de 32 bytes de largura, o que significa que a largura de banda do Ryzen 7000 Infinity Fabric é de 64 GB/s. A memória DDR5 moderna de canal duplo é capaz de fornecer largura de banda muito maior, mas os processadores AMD modernos obviamente não podem aproveitar essa vantagem do DDR5, já que um barramento lento permanece entre a memória e os núcleos do processador, que migraram do Zen 3 para o Zen 4 sem quaisquer alterações significativas.

Portanto, a recomendação da AMD de usar a memória mais rápida possível com o Ryzen 7000 que não requer a mudança do controlador para o modo 1:2 (ou seja, DDR5-6000 ou DDR5-6400) pode ser questionada. O desempenho da geração atual de processadores não deve depender significativamente da largura de banda da memória – mesmo o DDR5-5200 de canal duplo, listado na especificação oficial de qualquer representante da série Ryzen 7000, excede as capacidades do Infinity Fabric por uma margem significativa . Portanto, outros parâmetros de memória, como a latência da memória, deverão ter um grande impacto no desempenho.

E isso imediatamente inutiliza todo o conhecimento sobre o funcionamento do DDR5 que adquirimos ao testar essa memória em sistemas LGA1700. No caso da plataforma Socket AM5, eles simplesmente não são aplicáveis. Estamos lidando aqui com uma opção absolutamente única de implementação de suporte DDR5, que requer um estudo separado e independente. E então, por meio de uma série de experimentos, tentaremos descobrir como abordar de forma mais racional a busca e configuração de memória para proprietários do Ryzen 7 7800X3D (e outros processadores da família Zen 4).

⇡#Descrição do sistema de teste e metodologia de teste

Para estudar minuciosamente os recursos operacionais do subsistema de memória Ryzen 7 7800X3D, testamos duas dúzias e meia de configurações DDR5. Todos os testes foram realizados em um sistema composto pelo seguinte conjunto de equipamentos:

• Processador: AMD Ryzen 7 7800X3D (Raphael, 8 núcleos, 4,2-5,0 GHz, 96 MB L3).
• Resfriador de CPU: Noctua NH-D15.
• Placa-mãe: MSI MPG X670E Carbon WiFi (soquete AM5, AMD X670E).
• Memória: 2 × 16 GB DDR5-6400 SDRAM, 32-39-39-102 (G.Skill F5-6400J3239G16GX2-TZ5RK).
• Placa de vídeo: GIGABYTE GeForce RTX 4090 Gaming OC (AD102 2235/2535MHz, 24GB GDDR6X 21Gb/s)
• Subsistema de disco: Intel SSD 760p 2 TB (SSDPEKKW020T8X1).
• Fonte de alimentação: ASUS ROG-THOR-1200P (80 Plus Titanium, 1200 W).

O teste foi realizado no sistema operacional Microsoft Windows 11 Pro (22H2) Build 22621.1555 usando o seguinte conjunto de drivers:

• Driver do chipset AMD 5.02.19.2221;
• Driver NVIDIA GeForce 537.13.

Descrição das ferramentas usadas para medir o desempenho da computação:

Testes sintéticos:

• AIDA64 Engineer 6.92.6600 – teste do subsistema de memória Cache and Memory Benchmark.
• O Geekbench 6.1.0 mede o desempenho da CPU de thread único e multithread em cenários típicos de usuário, desde a leitura de e-mail até o processamento de imagens.

Formulários:

• 7-zip 22.00 – teste de velocidade de arquivamento. O tempo gasto pelo arquivador para compactar um diretório com vários arquivos com um volume total de 4,6 GB é medido. O algoritmo LZMA2 e a taxa de compactação máxima são usados.
• Adobe Photoshop 2023 24.0.0 – Teste de desempenho gráfico. É usado o script de teste PugetBench para Photoshop V0.93.6, que simula operações básicas e funciona com filtro Camera Raw, correção de lente, redução de ruído, nitidez inteligente, desfoque de campo, desfoque de deslocamento de inclinação, desfoque de íris, grande angular adaptável, dissolução.
• Adobe Premiere Pro 2023 23.0.0 – Teste de desempenho de edição de vídeo. É utilizado o script de teste PugetBench para Premiere Pro V0.95.6, que simula a edição de vídeos 4K em diferentes formatos, aplicando-lhes vários efeitos e a renderização final para o YouTube.
• Cinebench 2024 é um benchmark padrão para testar a velocidade de renderização no Cinema 4D 2024.
• Handbrake 1.6.1 – testando a velocidade de transcodificação de vídeo AVC 2160p@24FPS com uma taxa de bits de cerca de 42 Mbps para formatos mais avançados. Os codificadores de software x265 e AV1 (SVT) são usados.

Jogos:

• Cyberpunk 2077. Resolução 1920 × 1080: Quick Preset = Ultra + RayTracing: Médio.
• Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Nível de Detalhe = Ultra, Qualidade da Textura = Alta, Filtro da Textura = Anisotrópico 16x, SSAO = Ultra, Qualidade da Sombra = Ultra, Qualidade de Reflexão dos Espelhos = Alta, Qualidade SSR = Alta, Sombreamento de taxa variável = qualidade.
• Homem-Aranha da Marvel Remasterizado. Разрешение 1920 × 1080: Predefinição = Muito Alta, Reflexão Ray-Traced = Ligado, Resolução da Reflexão = Muito Alta, Detalhe da Geometria = Muito Alta, Alcance do Objeto = 10, Anti-Aliasing = TAA.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Mais alto, Anti-Aliasing = TAA, Ray Traced Shadow Quality = Ultra.
• Campo Estelar. Resolução 1920 × 1080: Resolução Dinâmica = Desligada, Predefinição de Gráficos = Ultra, Upscaling = Desligado.
• The Witcher 3: Caçada Selvagem. Resolução 1920 × 1080: predefinição gráfica = RT Ultra.

Em todos os testes de jogos, o número médio de quadros por segundo, bem como 0,01-quantil (primeiro percentil) para valores de FPS são dados como resultados. O uso de 0,01-quantil em vez do FPS mínimo deve-se ao desejo de esclarecer os resultados de rajadas aleatórias de desempenho provocadas por razões não diretamente relacionadas à operação dos principais componentes da plataforma.

⇡#O que é mais importante: frequência ou horários?

Para ilustrar como o desempenho de um sistema Socket AM5 muda com o aumento das frequências DDR5, comparamos o desempenho de um sistema baseado em Ryzen 7 7800X3D com três opções de memória – kits DDR5-5600 de 32 GB de canal duplo, DDR5-6000 e DDR5-6400 com o mesmo esquema de tempo 30-38-38-96. Para maior clareza, uma quarta variante do subsistema de memória foi adicionada a esta lista – DDR5-6400 com temporizações 40-40-40-76. Sua participação permitirá determinar se a frequência da memória realmente importa mais em termos de temporização e se DDR5 de alta velocidade com esquema de latência não muito agressivo pode competir com memórias mais lentas e com latência mínima.

Tendo em conta tudo o que foi dito acima, os resultados dos testes não são surpreendentes. Problemas com o dimensionamento do desempenho à medida que a frequência da memória aumenta já são revelados em benchmarks sintéticos. Como pode ser visto nos resultados do CacheMem, aumentar a frequência operacional do DDR5 quase não leva a um aumento na taxa de transferência praticamente medida.

Assim, aumentar a frequência da memória de 5.600 para 6.400 MHz aumenta a velocidade prática de leitura e cópia de dados em apenas 1%. Apenas a velocidade de gravação é dimensionada – quando a frequência DDR5 aumenta em 15%, aumenta em 12%. E nesse aspecto, o Ryzen 7 7800X3D se comporta de maneira totalmente única. Tanto os processadores Ryzen da geração anterior, quanto até mesmo as famílias Core Alder Lake e Raptor Lake, com o aumento da frequência de memória, todos os indicadores que caracterizam a largura de banda aumentam proporcionalmente, mas a eficiência do controlador de memória Ryzen 7000 neste contexto levanta questões razoáveis.

O efeito da frequência DDR5 na latência prática da memória não é muito perceptível, mas em termos relativos ainda atinge vários por cento ao passar de DDR5-5600 para DDR5-6400 com os mesmos tempos. No entanto, a latência depende principalmente dos tempos, então você não deve se surpreender que tanto DDR5-5600 quanto DDR5-6400 possam produzir a mesma latência prática, quando no primeiro caso são definidos atrasos agressivos e, no segundo, atrasos mais relaxados.

Ou seja, já pelos resultados dos testes sintéticos fica claro que a alta frequência DDR5 por si só não é sinônimo de alto desempenho do Ryzen 7 7800X3D e ao minimizar a latência você pode facilmente ultrapassar o passo de 800 Hz na frequência da memória.

A fraca dependência do desempenho real do Ryzen 7 7800X3D na frequência da memória é claramente visível nas aplicações. Um passo de 400 MHz na frequência DDR5 com um esquema de atraso constante proporciona um aumento de desempenho de 1-2%. E mesmo em um arquivador que é muito sensível ao desempenho do subsistema de memória, o DDR5-6400 oferece apenas 6% de vantagem sobre o DDR5-5600. Ao mesmo tempo, a influência dos tempos é muito mais significativa – um sistema com DDR5-5600 CL30 não é inferior em desempenho médio a um sistema com DDR5-6400 CL40 difundido no mercado. E isso significa que a recomendação de escolher qualquer DDR5 com frequência de 6000-6400 MHz para sistemas Socket AM5 é no mínimo incorreta.

As conclusões tiradas podem ser ilustradas pelos resultados de testes em jogos, que estão entre as tarefas que dependem das características de velocidade do subsistema de memória. No entanto, todas as quatro opções de memória testadas fornecem aproximadamente o mesmo nível de FPS. A vantagem do DDR5-6000 sobre o DDR5-5600 é de apenas 1-2%. E mesmo a transição de DDR5-5600 para DDR5-6400, mantendo o mesmo esquema de latência, resulta em apenas um ligeiro aumento na taxa de quadros média no nível de 2-3%. Além disso, DDR5-6400 com tempos de 40-40-40-76 novamente não pode se orgulhar de superioridade sobre DDR5-5600 com tempos de 30-38-38-96 – essas variantes de kits de memória fornecem desempenho aproximadamente igual.

Em outras palavras, escolher a memória para o Ryzen 7 7800X3D com base em sua frequência (como recomenda a AMD) está errado. Os atrasos têm um impacto muito mais forte no desempenho do que as frequências e, em primeiro lugar, deve-se prestar atenção a eles. E há uma explicação simples para isso, que já foi mencionada acima. O Ryzen 7000 usa o mesmo barramento Infinity Fabric para comunicação entre o chiplet CCD com os núcleos do processador e o chiplet de E/S com o controlador de memória como nos processadores da geração anterior. Este barramento pode transferir 32 bytes por ciclo de clock, o que, levando em consideração sua frequência de 2.000 MHz, significa uma vazão de 64 GB/s. Isso é um pouco maior do que a largura de banda do Infinity Fabric nos processadores da geração anterior devido ao seu overclock de 10%, mas ainda significativamente menor do que a largura de banda máxima da memória DDR5 moderna de canal duplo.

Portanto, usar memória DDR5 de alta velocidade com o Ryzen 7 7800X3D e outros processadores da série Ryzen 7000 não faz muito sentido – os núcleos de computação ainda não serão capazes de aproveitar as vantagens de sua largura de banda aumentada. E a questão aqui não é que aumentar a frequência da memória acima de 6.000-6.400 MHz leva à necessidade de reduzir a frequência do controlador de memória. O que é muito pior é que os processadores Zen 4 são projetados exatamente da mesma forma que seus antecessores – supostamente para DDR4. Adicionar suporte correto para DDR5 exigiu mudanças significativas na arquitetura do chiplet, mas por algum motivo elas não foram feitas no Zen 4. Como resultado, os proprietários de Ryzen 7000 terão que lidar com uma largura de banda prática de memória DDR5 artificialmente baixa, que é cerca de uma vez e meia pior do que em sistemas LGA1700.

⇡#O DDR5 ideal para Ryzen 7 7800X3D é…

Como qualquer DDR5 tem largura de banda excessiva para a série Ryzen 7000, a baixa latência é uma prioridade máxima ao configurar o subsistema de memória na plataforma Socket AM5. No entanto, ainda não podemos dar uma recomendação simples no espírito de “Escolha a memória com as latências mais baixas na especificação para o Ryzen 7 7800X3D”, uma vez que a latência real do DDR5 depende não apenas dos tempos, mas também da sua frequência de operação.

O fato é que os fabricantes indicam a quantidade de atraso nos ciclos de clock, cuja duração depende proporcionalmente da frequência de operação dos módulos. Portanto, por exemplo, DDR5-6000 com tempo de lanencia CAS (CL) de 30 não terá desempenho pelo menos pior do que DDR5-5600 com lanencia CAS (CL) 28.

A tabela abaixo, que mostra a duração do tempo CL em nanossegundos para modos DDR5 comuns, deve adicionar transparência à dependência da latência em frequência e atrasos. Tais valores já podem ser comparados diretamente entre si, mesmo para módulos de memória operando em frequências diferentes.

Da tabela, por exemplo, segue-se que o DDR5-6400 CL40 difundido do ponto de vista do Ryzen 7 7800X3D (ou algum outro processador da série Ryzen 7000) não será tão bom, já que não apenas DDR5-5600 CL32 pode fornecer latência visivelmente melhor, mas até DDR5-5200 CL-30. Portanto, escolher módulos DDR5 com frequência de 6.000 ou 6.400 MHz para sistemas Socket AM5 realmente só faz sentido se estivermos falando de memória que, junto com altas frequências, também oferece baixas latências – CL30 ou CL32.

No entanto, a vida é sempre um pouco mais complicada do que a teoria descreve. O funcionamento da memória em condições reais depende não apenas do tempo básico do CL, mas também de muitos outros parâmetros, dos quais existem várias dezenas no total. Esses parâmetros dependem da qualidade dos chips de memória e não estão estritamente relacionados ao CL. Portanto, em condições reais, a relação de desempenho entre os diferentes tipos de DDR5 é um pouco diferente do que está escrito na tabela acima.

Para entender completamente esse problema, reunimos diversas opções de conjuntos de módulos DDR5 operando em diferentes frequências e diferentes combinações de temporização. A ênfase foi colocada em variantes populares de conjuntos de 2 × 16 GB com as frequências mais interessantes para usuários do Ryzen 7 7800X3D em 5600, 6000 e 6400 MHz. Além disso, a versão “canônica” do DDR5-5200 (com temporizações 38-38-38-84) foi adicionada aos testes, já que esta é exatamente a memória suportada pelos processadores Ryzen 7000 de acordo com as especificações do passaporte.

Os resultados da medição do rendimento e da latência no Aida64 Cachemem não surpreendem agora. Eles confirmam claramente tudo o que foi descoberto anteriormente – qualquer tipo de SDRAM DDR5 na plataforma Socket AM5 mostra quase a mesma velocidade de leitura e cópia, independentemente de sua frequência. Apenas a velocidade de gravação é dimensionada – com tal atividade, o DDR5-6400 está 20-25% à frente do DDR5-5200 básico.

Quanto à latência prática, seus valores relativos estão distribuídos de acordo com a tabela acima. Por exemplo, DDR5-5600 CL30 supera DDR5-6400 CL40 e DDR5-6000 CL30 tem desempenho um pouco melhor que DDR5-6400 CL32.

Tudo isso se reflete em aplicações reais, embora tarefas reais com uso intensivo de recursos não respondam muito sensivelmente à velocidade do subsistema de memória em sistemas baseados em processadores Ryzen 7000. No entanto, usando DDR5-5600, DDR5-6000 ou DDR5-6400 com baixo timings, você pode atingir o ganho médio de 2,5-3,5%, quando comparado com o desempenho obtido em um sistema com DDR5-5200. Ao mesmo tempo, a memória de alta velocidade com tempos altos parece bastante fraca. DDR5-6400 com latências de 40-40-40-76 ou DDR5-6000 com temporizações de 36-36-36-76 estão claramente perdendo opções, porque melhor desempenho pode ser alcançado por kits DDR5-5600 mais acessíveis com tempos de 30- 36-36-89 ou 28-34-34-89.

Tudo isso nos leva à conclusão de que ao escolher DDR5 para o Ryzen 7 7800X3D, é melhor focar em módulos com latências mais baixas CL28-CL30, e você deve prestar muito menos atenção à sua frequência.

Esta abordagem é justificada por mais uma razão. Quase todos os módulos de memória com latência CL34 e inferior são baseados em chips SK Hynix A-die ou M-die. E são esses módulos que possuem o maior potencial de overclock, permitindo que usuários experientes melhorem ainda mais o desempenho por meio de configurações ajustadas. Além disso, isso se aplica não apenas à frequência DDR5, que, como descobrimos, quase não tem efeito no desempenho do Ryzen 7 7800X3D, mas também a todo o conjunto de temporizações.

⇡#Preciso ajustar os horários e o que fazer se houver muitos deles?

Os tempos acabaram sendo um parâmetro mais importante para o Ryzen 7 7800X3D do que sua frequência, mas até agora não se podia dizer que o desempenho deste processador depende significativamente das configurações do subsistema de memória. A vantagem de alguns por cento em algumas aplicações que o DDR5 rápido oferece pode ser negligenciada. Porém, na realidade, bons módulos de memória permitem obter um aumento de desempenho muito mais significativo se você não confiar sua configuração à placa-mãe e aos perfis XMP/EXPO, mas fazê-lo manualmente. O fato é que o BIOS das placas-mãe quase não otimiza os tempos secundários e terciários, mas em sistemas baseados em Ryzen 7000 eles podem afetar muito mais o desempenho do que os atrasos principais.

Você pode encontrar muitas recomendações na Internet sobre como otimizar todo o conjunto de atrasos, e esse é um processo bastante tedioso e demorado. No entanto, no caso dos processadores Ryzen 7000, isso é significativamente simplificado devido à largura de banda limitada do barramento interno Infinity Fabric, que neutraliza a influência não apenas da frequência DDR5, mas também de uma série de atrasos.

Tendo avaliado o impacto de vários parâmetros de memória, compilamos a tabela a seguir, na qual identificamos os tempos mais importantes, com os quais podemos melhorar significativamente o desempenho do sistema no Ryzen 7 7800X3D com o mínimo esforço.

Assim, uma otimização bastante eficaz do subsistema de memória pode ser alcançada tocando apenas em um pequeno conjunto de configurações, incluindo três temporizações primárias (CL, RCD e RP), três temporizações secundárias (WR, RFC e REFI). Na maioria dos casos, você terá que tentar reduzir apenas quatro valores por tentativa e erro – CL, RCD, RP e RFC. O tempo WR, juntamente com RTP e FAW, pode ser imediatamente definido para 48, 12 e 32, respectivamente – estes são os valores mínimos aceitáveis, adequados para 99% de todos os módulos DDR5, independentemente de sua frequência. E para REFI, você precisa tentar imediatamente o valor máximo de 65535 e reduzi-lo apenas em caso de instabilidade (REFI é o único tempo que precisa ser aumentado para melhorar o desempenho).

É fácil estimar o valor inicial aproximado para o RFC, a partir do qual você precisa começar ao procurar uma opção estável. Seu valor absoluto (em nanossegundos) é determinado pelo tipo de chip DDR5. Por exemplo, para chips SK Hynix é cerca de 130-160 ns, para Samsung – cerca de 260-270 ns e para Micron – cerca de 260-360 ns. Para converter esses atrasos em ciclos de clock, que são configurados no BIOS das placas-mãe, você pode usar a fórmula simples RFC (ciclos) = Frequência de memória (MHz) * RFC (ns) / 2000.

Também é necessário levar em conta que a capacidade dos módulos DDR5 de operar de forma estável em atrasos agressivos, como regra, melhora significativamente com o aumento da tensão de alimentação. Portanto, ao selecionar temporizações, é melhor aumentar imediatamente os valores de tensão de DRAM VDD e DRAM VDDQ para 1,35-1,4 V – esses são níveis absolutamente seguros, apesar do fato de que a tensão nominal para chips DDR5, definida pela JEDEC, é 1,1 V. Mas é melhor não arriscar aumentando a voltagem do SoC da CPU – como foi descoberto, é isso que desativa os processadores Ryzen 7000, o que afetou seriamente muitos proprietários de processadores com cache 3D. No entanto, seus valores até 1,3 V são considerados bastante aceitáveis.

Para avaliar a eficácia do ajuste manual dos tempos, usamos um kit G.Skill composto por um par de módulos DDR5-6400 de 16 GB com latências nominais de 32-39-39-102. Este kit é baseado em chips SK Hynix A-die e, portanto, é fácil de otimizar. Seus tempos primários podem ser reduzidos para o esquema 30-37-37-55 e outras configurações podem ser significativamente reduzidas. Abaixo estão capturas de tela que comparam três opções de configuração desses módulos: temporizações que a placa-mãe configura para este kit; configurações otimizadas usando o “esquema rápido”; e o resultado de uma seleção manual completa das configurações mais produtivas.

Configurações automáticas

Otimização rápida

Otimização total

Para esclarecer o cenário sobre a eficácia da otimização de temporização, realizamos outro conjunto de testes de desempenho, onde comparamos o desempenho do conjunto de memória selecionado com configurações automáticas com duas opções de temporização selecionadas manualmente.

E já pelos testes sintéticos fica claro que minimizar os tempos dá um efeito muito perceptível, bastante comparável ao que poderia ser alcançado com a compra de um kit SDRAM DDR5 mais rápido. Além disso, o ajuste permite ainda conseguir alguma melhoria na velocidade de leitura da memória, que até agora parecia irremediavelmente limitada pela largura de banda do barramento Infinity Fabric.

Somente ajustando os tempos, é alcançada uma melhoria de aproximadamente 4% no desempenho em aplicativos com uso intensivo de recursos. Além disso, o efeito máximo dessa otimização, tradicionalmente observado no arquivador, chega a impressionantes 16%. Ao mesmo tempo, um ajuste manual simples e rápido de temporizações, afetando apenas os parâmetros mais críticos, também funciona muito bem. Oferece um ganho médio de desempenho de 2,8% em relação às “configurações automáticas”.

A situação dos jogos é ainda mais interessante. Nesta categoria de aplicações, o ajuste completo dos tempos aumenta o FPS em média (mais de seis jogos) em 3,8%, mas se falarmos do FPS mínimo médio, então sua melhoria já chega a 6,5%. A otimização do tempo usando um esquema reduzido também funciona muito bem. Ele melhora a taxa de quadros média em 2,9% e a taxa de quadros mínima aumenta em 5,2% em comparação com as configurações automáticas.

Em outras palavras, como o desempenho do Ryzen 7 7800X3D (assim como de outros membros da família Ryzen 7000) depende muito mais dos tempos do que da frequência, você claramente não deve negligenciar seu ajuste. Este procedimento ajuda a revelar de forma mais completa o desempenho da “melhor CPU para jogos da AMD”.

⇡#O que há de ruim se a memória for mais rápida que DDR5-6400?

Ao testar diferentes opções de DDR5 com o Ryzen 7 7800X3D, até agora seguimos o conselho da AMD e não tentamos usar memória com freqüência superior a 6.400 MHz. Aumentar a frequência DDR5 acima desse limite requer, na verdade, abandonar o modo síncrono do controlador de memória e alterná-lo para o modo de meia frequência, o que, segundo a AMD, reduz significativamente o desempenho. No entanto, até recentemente, a memória mais rápida em sistemas Socket AM5 não funcionava devido a erros no microcódigo. Mas a AMD conseguiu resolver esse problema e, com versões de BIOS baseadas em AGESA 1.0.0.7c (e posteriores), modos de memória de alta velocidade tornaram-se disponíveis para uso.

Esta se tornou uma ocasião para verificar se a memória de alta velocidade em um sistema baseado no Ryzen 7 7800X3D realmente reduz o desempenho. Para os testes, escolhemos o modo DDR5-7200, no qual utilizamos dois conjuntos diferentes de temporizações. Em primeiro lugar, o esquema padrão (para módulos de memória em chips SK Hynix) 34-45-45-115. Em segundo lugar, um esquema de temporização 34-43-43-55 otimizado, no qual todos os tempos menores foram cuidadosamente selecionados à mão para maximizar o desempenho.

DDR5-7200, configurações automáticas

DDR5-7200, configurações manuais

Comparamos o sistema equipado com DDR5-7200 com o mesmo sistema, mas trabalhando com DDR5-6400 usando temporizações “padrão” 30-38-38-96, bem como temporizações otimizadas manualmente, conforme descrito na seção anterior.

No entanto, devemos imediatamente fazer uma reserva de que é bastante estranho esperar do DDR5-7200 algum impulso adicional para melhorar o desempenho do Ryzen 7 7800X3D. Como já ficou claro, o desempenho da série Ryzen 7000 praticamente não aumenta com o aumento da frequência DDR5 devido às limitações internas da arquitetura, e a latência é de primordial importância. E ao ultrapassar o limite de 6.400 MHz de memória, eles realmente aumentam, já que o controlador perde a capacidade de trabalhar com módulos DDR5 SDRAM em uma única frequência.

Como resultado, no benchmark Aida64 Cachemem, que mede o desempenho de velocidade real do subsistema de memória, DDR5-7200 e DDR5-6400 fornecem rendimento semelhante, apesar da diferença de 13% na frequência, e do ponto de vista da latência prática, mais rápido a memória perde.

Com tais introduções, o DDR5-7200 não pode vencer em nenhuma circunstância. E é exatamente isso que vemos nos testes de desempenho de aplicações. Um sistema baseado em Ryzen 7 7800X3D com DDR5-6400 funciona mais rápido tanto ao usar temporizações automáticas quanto após ajustá-las. No entanto, a perda de DDR5-7200 não é tão dramática – seu valor é de 1,0-1,5%.

Aproximadamente a mesma situação pode ser observada nos jogos. DDR5-6400, trabalhando com o controlador de memória no modo 1:1, permite obter taxas de quadros 1-2% mais altas. Assim, a AMD diz que a memória de alta velocidade é desnecessária para o Ryzen 7000 – isso é confirmado pelos nossos testes.

Além disso, os resultados comprovam claramente outra tese – a importância de definir timings. Por exemplo, DDR5-7200 operando em modo assíncrono com latências otimizadas oferece desempenho visivelmente superior ao DDR5-6400, que usa tempos definidos automaticamente para seus tempos. Em outras palavras, a fraca influência da frequência DDR5 no desempenho da plataforma Socket AM5 pode ser observada em qualquer modo de clock do controlador de memória.

⇡#O Infinity Fabric pode ser reparado?

Para que o teste seja considerado totalmente abrangente, mais um ponto precisa ser verificado. Como mencionado várias vezes acima, muitos problemas com o desempenho da memória na plataforma Socket AM5 são causados ​​pelo barramento intraprocessador Infinity Fabric. Na arquitetura Ryzen 7000, ele atua como um gargalo, impedindo que esses processadores aproveitem a rápida SDRAM DDR5. E é esse barramento o responsável pelo baixo rendimento real do subsistema de memória Ryzen 7 7800X3D, independente do modo em que o DDR5 opera.

Para todos esses problemas, surge uma solução muito óbvia – overclock do Infinity Fabric, felizmente a AMD oferece essa oportunidade – o ajuste da frequência deste barramento está disponível no BIOS das placas-mãe. No entanto, não se deve pensar que aumentar a sua frequência acima dos 2.000 MHz nominais possa reverter a tendência. O fato é que a própria AMD já fez overclock do Infinity Fabric tanto quanto possível. Nos processadores da geração anterior operava na frequência de 1800 MHz, e no Ryzen 7000 essa frequência foi aumentada em 10%, o que está muito próximo do limite de suas capacidades.

O máximo com que você pode contar é um aumento adicional de 100 MHz na frequência nominal do Infinity Fabric, o que aumentará seu rendimento de 64 para 67 GB/s e é improvável que tenha qualquer impacto qualitativo na situação. Além disso, ao fazer overclock deste barramento acima de 2.000 MHz, surgem sérias dificuldades em verificar seu funcionamento estável. O protocolo Infinity Fabric possui ferramentas avançadas de correção de erros e, quando ocorrem erros, a estabilidade não é perdida imediatamente. Em vez disso, o aumento na frequência tem o efeito oposto – o rendimento real do barramento não aumenta, mas diminui. Além disso, esta situação provavelmente será “flutuante”: a degradação do desempenho nem sempre ocorrerá e nem em todas as aplicações – portanto, detectá-la pode ser muito difícil.

Por exemplo, nossa cópia do Ryzen 7 7800X3D funcionou de forma estável na frequência do Infinity Fabric até 2.133 MHz inclusive, mas em algumas aplicações já na frequência de 2.067 MHz foi possível observar não um aumento, mas uma diminuição no desempenho. Em outras palavras, o overclock confiável do Infinity Fabric acabou sendo possível apenas até 2.033 MHz, e um aumento adicional em sua frequência não aumentou o desempenho em todos os lugares, mas apenas em testes sintéticos e em aplicações onde não havia carga séria em backbone de memória do processador.

Isso é claramente mostrado nos gráficos a seguir, ilustrando o escalonamento de desempenho do Ryzen 7 7800X3D com memória DDR5-6400 (com configurações otimizadas manualmente) ao alternar as frequências do Infinity Fabric.

As medições de velocidade de memória feitas com Aida64 Cachemem confirmam que o Infinity Fabric é de fato uma área crítica do desempenho de memória do Ryzen 7 7800X3D. Aumentar a frequência deste barramento aumenta proporcionalmente o rendimento tanto para leitura quanto para cópia. A latência também é reduzida, mas em uma escala um pouco menor. Mesmo assim, os números obtidos dão um sinal muito positivo: parece que fazer overclock no Infinity Fabric é uma ótima técnica para melhorar o desempenho do processador e da memória.

No entanto, os resultados dos testes nas aplicações não proporcionam motivos para um otimismo desenfreado. Em muitos casos, aumentar a frequência do Infinity Fabric funciona apenas em uma etapa – até 2.033 MHz. Um aumento adicional nesta frequência não leva a uma melhoria no desempenho devido ao overclock, o que acarreta um aumento no número de erros durante a transferência de dados. Além disso, há aplicações onde os primeiros problemas começam a surgir já na frequência de 2.033 MHz – estamos falando de transcodificação de vídeo. Portanto, por mais tentadora que possa parecer a ideia de overclock do Infinity Fabric, ela não é adequada para sistemas de produção utilizados na criação e processamento de conteúdo digital devido aos resultados imprevisíveis.

Com os jogos a situação parece mais certa. Aumentar a frequência do Infinity Fabric de 2.000 para 2.033 MHz aumenta o FPS médio em cerca de 1% e, à primeira vista, não há jogos em que tal overclock leve a um resultado negativo. No entanto, aumentar ainda mais essa frequência não parece mais uma boa ideia – tanto o FPS médio quanto o mínimo caem em alguns lugares ao passar para 2.066 MHz.

Assim, embora a frequência do Infinity Fabric possa de fato afetar o desempenho do subsistema de memória, aumentá-la deve ser feito com muito cuidado. Além disso, o critério para um overclock bem-sucedido deste barramento não deve ser a operação estável do sistema, que pode ser mantida apesar do overclock, mas um aumento no desempenho em uma ampla gama de tarefas realizadas nele.

⇡#Achados

Com este material tentamos responder a todo o conjunto de questões que podem surgir na escolha da memória para sistemas construídos em processadores Ryzen 7000. Foi dada especial atenção ao processador Ryzen 7 7800X3D como o representante mais interessante da família, mas todas as conclusões tiradas certamente são válidos para outros modelos de processadores Socket AM5.

Então, o que descobrimos?

• A arquitetura Ryzen 7000 não foi devidamente otimizada para DDR5 SDRAM. Para conectar chips CCD e E/S, ele usa o mesmo barramento Infinity Fabric dos processadores Ryzen 5000, e sua largura de banda é gravemente insuficiente para desbloquear o potencial da SDRAM DDR5 moderna.
• Como resultado, DDR5 de alta frequência em sistemas baseados em Ryzen 7000 não oferece muitos benefícios. O principal fator que influencia o desempenho do subsistema de memória na plataforma Socket AM5 é a latência, não sua frequência.
• O processador Ryzen 7 7800X3D produz o melhor desempenho ao executar DDR5, cujo primeiro tempo (CL) é 28 ou 30.
• O tempo CL baixo é típico para módulos baseados em chips SK Hynix. Essa memória DDR5 pode, na maioria dos casos, ter overclock para 6.400 MHz, mantendo um esquema de latência agressivo.
• Para obter desempenho máximo, o controlador de memória Ryzen 7000 deve operar em sincronia com a memória. Isso é possível ao usar módulos não mais rápidos que DDR5-6400. Além disso, quando a frequência da memória aumenta acima de 6.000 MHz, o modo síncrono deve ser ativado manualmente.
• Aumentar a frequência da memória acima de 6.400 MHz prejudica o desempenho. Ao ultrapassar essa fronteira, é necessário habilitar o modo de meia frequência do controlador de memória, e isso aumenta tanto as latências que, por exemplo, um sistema com DDR5-7200 é inferior a um sistema com DDR5-6400 em termos de desempenho em qualquer aplicação.
• A melhor maneira de otimizar o subsistema de memória na plataforma Socket AM5 é selecionar tempos mínimos. Usando esta técnica, o desempenho do sistema no Ryzen 7 7800X3D pode ser aumentado em vários por cento sem recorrer a overclock da CPU ou aumento da frequência da memória.
• Uma melhoria notável no desempenho da memória pode ser alcançada alterando apenas algumas configurações. Os três tempos primários (CL, RCD, RP) e três secundários (WR, RFC e REFI) têm a maior influência.
• A eficiência da memória em sistemas Socket AM5 também pode ser aumentada com overclock do barramento Infinity Fabric, mas é muito difícil fazer overclock. Além disso, um aumento na frequência do Infinity Fabric acima de 2.000 MHz pode causar não um aumento, mas uma diminuição no desempenho em tarefas que consomem muitos recursos devido à ocorrência de erros massivos durante a transferência de dados.

Assim, se você deseja obter o desempenho máximo do processador Ryzen 7 7800X3D, então para um computador baseado nele é melhor escolher módulos DDR5-6000 ou DDR5-6400 baseados em chips SK Hynix com latências agressivas, use o 1:1 modo controlador de memória e configure manualmente todas as temporizações. Tal como acontece com os processadores Ryzen da geração anterior, o ajuste adequado da memória pode impactar demais o desempenho geral da plataforma para valer a pena negligenciá-lo.