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Zen 2架构内存超频同异步甜点频率解密

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橙黄鼠标 发表于 2020-8-7 00:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:3669|回复数:12
本帖最后由 橙黄鼠标 于 2020-8-7 00:20 编辑


在Zen 2架构处理器的超频中,除了核心频率,还有三个频率我们需要注意,一个是infinity Fabric的FCLK频率,我们俗称它为IF总线频率,还有一个是Unified Memory Controller的UCLK频率,我们可以称它为内存控制器频率,再有一个就是内存频率了。这三者之间具有联动效果,内存频率会影响内存控制器频率,内存频率影响内存控制器频率的因素是IF总线频率。玩家拿到高频内存,如果因为错误的设置三者之间的关系,可能会导致内存控制器频率减半,又或者延迟提高,让原本高性能的高频内存条无法发挥出最优性能。




在Zen 2架构中,IF总线负责连接处理器核心的各个部件,例如核心、内存控制器、缓存、IO以及“Renoir”里的核显等等,它的作用类似于英特尔的Ring环形总线。除了IF总线,Zen 2架构还有一个内存控制器,专门负责连接内存。而内存控制器、IF总线以及内存三者都有独立的时钟电路,因此也有时钟频率。



内存控制器频率和内存频率我们可以在CPU-Z中看到,NB Frequency,北桥频率,现在叫北桥已经不精确了,但CPU-Z中这一项还是叫北桥,而实际上它是我们刚刚提到的内存控制器频率。下边的DRAM Frequency,则是内存频率,它运行在了2000MHz上,而实际上它的频率是4000MHz。



为什么它显示2000MHz,而我们说它的频率是4000MHz?这是因为PC主机用的是DDR内存,DDR内存每个时钟周期可以在脉冲波形中输出两个数据信号,所以在计算DDR4内存频率时,内存频率等于时钟频率乘2的等效频率,因此2000MHz的时钟频率等于4000MHz的等效频率。



IF总线无法在CPU-Z上显示,我们推荐用HWINFO来读取IF总线频率,这一项infinity Fabric clock就是IF总线频率。


好了,我们已经介绍了IF总线、内存控制器、内存频率的定义,以及怎样去查看它们的频率。IF总线、内存控制器、内存频率在超频的过程中会涉及到同步和异步的情况。当同步时,IF总线、内存控制器和内存频率将呈现1:1:1的比例,举例DDR4 3600应该是比较常见的XMP内存频率,如果我们买到3600MHz的内存,插进Zen 2架构的平台,会是这个什么情况呢?

这将会是1800:1800:1800的频率比例,也就是同步时的1:1:1比例,这时候的内存效能是最好。


如果你是一个内存超频玩家,DDR4 3600MHz只是一个起步频率,现在的三星B Die、海力士CJR、DJR、美光C9,上个4000mhz或者更高都不是很困难。如果我们将内存超频到4000MHz,那又会是怎样的情况呢?

这里先告诉大家,Zen 2架构锐龙3000处理器,IF总线体质基本在1800-1900,能上2000的非常少见。所以如果我们把内存超频到4000MHz,而IF总线只能超到1900,那就会是这种情况。可以看到IF总线超到1900MHz,内存控制器频率只有1000MHz,这就是我们说的异步情况,内存控制器和内存频率之间的比例变成了1:2,内存控制器是1,内存频率是2。



规律1:
当内存时钟频率高于IF总线频率时,内存控制器频率会自动变为内存频率的一半,也就是俗称的异步1:2模式。这时候内存控制器起到中转作用,内存频率跑了两个周期,而中间的内存控制器只跑1个周期,以同步内存和IF总线之间的频率差。

IF总线体质在锐龙处理器内存超频中之所以十分重要的原因就是如此,如果IF总线的频率跟不上内存频率,内存控制器的频率就会委曲求全成为两者频率之间同步的桥梁,我们经常听到锐龙处理器内存的甜点频率在3600MHz-3800MHz也是因为相同的原因。锐龙3000处理器的IF总线体质大部分在1800MHz-1900MHz,换算过来就是DDR4 3600MHz-3800MHz,这时候他们是保持1:1:1的同步情况。




如果IF总线频率能够跑上2000MHz,和DDR4 4000MHz的内存跑在同步模式下,内存读写性能至少能提升1GB每秒,复制提升了3GB每秒左右,所以我们再强调一次,同步模式的效能是最好的。


有的玩家可能会疑惑,内存在同步模式下的效能最好,但同步模式又必须依赖高IF总线频率,假如我有一套可以超频到DDR4 4000MHz的内存,IF总线又达不到2000MHz的高频,需不需要降频到3800MHz来让它保持同步模式?

可以看到DDR4 3800同步模式下的读写性能都不如DDR4 4000MHz的异步模式,只有复制速度和延迟比较好一点。那不考虑延迟速度和复制性能,我们是不是一切都以内存频率优先,而不去管同步异步模式呢?


其实并不是,这主要看你的内存体质和IF总线体质的差距,比如内存体质只能跑DDR4 3933MHz,IF总线只能跑到1900MHz,那又会是另外一个结果。我们再来看下DDR4 3933MHz下的异步模式测试。

可以看到超到DDR4 3933MHz异步模式的读写性能基本都不如DDR4 3800MHz下的同步性能,所以当内存超频频率大于IF总线最大可超频频率100MHz时,建议用异步模式,如果小于100Mhz的时候,建议用同步模式。不好理解?我们换个说法,当你摸索出你处理器的IF总线最大可超频频率为1866MHz,在这个频率上+100MHz并乘以2等于DDR4 3933MHz,就得到了你启用异步模式的起始频率。如果你的内存可以超频到DDR4 3933MHz以上,那建议使用异步模式,如果你内存只能超频到DD4 3933MHz以下,那建议使用同步模式。


那我们现在可以得到规律2:
对于锐龙处理器内存的超频,当内存超频频率大于IF总线最大可超频频率100MHz时,建议用异步模式,如果小于100Mhz的时候,建议用同步模式。




我们之前一直说1:1:1的同步模式,但同步模式影响性能的主要是内存控制器与内存的频率,IF总线只是能否保持同步模式的条件而对性能没有太大的影响。IF总线不管在同步模式还是异步模式,频率均可以随意超频或调整,只要满足内存频率不高于IF总线频率的这个条件,就依然可以保持同步模式;内存频率高于IF总线频率,就会变为异步模式,内存控制器频率为内存频率的1/2。

在这样的情况下,我们又得到了一个新的问题:对IF总线超频会不会提升性能?例如处于1900:1900:1900的同步模式时,将IF总线超频到1966MHz,内存性能有提升吗?



左边是DDR4 3800MHz的内存频率,IF总线处于完全同步的1900MHz;右边同样是DDR4 3800MHz的内存频率,但IF总线从1900MHz超频到1966MHz。可以看到右边IF超频了的成绩,内存读写性能略有提高,但复制性能和内存延迟,反而有所下降。换言之,在IF总线频率超过内存频率时,虽然内存控制器频率与内存频率能保持同步状态,但在IF总线没法同步,这时候内存延迟会增加,同时在同时读写的“复制”性能测试中,性能略有下降。


我们刚刚验证了在同步模式下对IF总线超频的情况,现在再来看看在异步模式下对IF总线超频又如何呢?

左边是DDR4 4000MHz的内存频率,IF总线1900MHz处于异步模式;右边同样是异步模式,DDR4 4000MHz的内存频率,IF总线频率我们超到了1966MHz。可以看到结果和刚刚同步模式下的性能有些类似,但影响要小的多,超频IF总线后只有非常非常小的读写性能提升,同时也只有非常小的内存延迟增加和复制性能下降。我们分析,在异步模式下,三者已经处于频率不同步的连接状态下,内存控制器充当了时钟频率的缓冲和中介点,因此在异步模式下对IF总线进行超频,基本没什么效果。


通过文章中一系列的测试,我们可以得到Zen 2 架构内存超频的三条规律和建议。

1.        当内存时钟频率高于IF总线频率时,内存控制器频率会自动变为内存频率的一半,也就是俗称的异步1:2模式。这时候内存控制器起到中转作用,内存频率跑了两个周期,而中间的内存控制器只跑1个周期,以同步内存和IF总线之间的频率差。
2.        对于锐龙处理器内存的超频,当内存超频频率大于IF总线最大可超频频率100MHz时,建议用异步模式,如果小于100Mhz的时候,建议用同步模式。

3.        在异步模式下对IF总线进行超频,基本没什么效果,尽量在不加电压的情况下提高IF总线频率即可,不强求更高的IF总线频率;在同步模式下对IF总线进行超频,虽然会对内存读写性能有所提升,但内存延迟会增加,同时复制性能下降,因此在同步模式下尽量保持1:1:1的频率即可,无需对IF总线进行超频。




最后我们在之前锐龙7 PRO 4750G的评测中提到锐龙4000G处理器对于高频内存的支持度以及性能都有不小的提升,通过刚刚文章中的测试以及解析,大家应该能更加理解这句话了吧?锐龙4000G系列处理器的IF总线体质比锐龙3000处理器要好的多,基本都能达到2000MHz以上,部分体质特别好的甚至能达到2300MHz,而因为IF总线体质好,能达到更高的频率进而影响到IF总线、内存控制器与内存三者的同步关系,即使超频DDR4 4000MHz以上的高频内存也能保持同步模式,发挥出更好的内存读写性能以及更低的延迟。

图中的跑分是我在锐龙7 Pro 4750G平台上将内存超频至DDR4 4266MHz,IF总线频率2133MHz,内存控制器频率2133MHz,保持1:1:1的同步模式,内存读写性能达到65GB/s,复制性能60GB/s,延迟65ns左右。

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Tommy1992 + 1 全文硬货

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Tommy1992 发表于 2020-8-7 03:57 | 显示全部楼层
感谢橙黄鼠标的 Zen 2 科普文。找到了十年AD5000+威刚万紫千红超频的激情!
liwenchao 发表于 2020-8-7 08:54 | 显示全部楼层
现在锐龙7 Pro 4750G价格不友好啊。
希望zen3出来了,继续这样的超频测试。
werita 发表于 2020-8-7 09:19 | 显示全部楼层
果然,真正涨姿势的地方还是PCEVA……
抹茶狼 发表于 2020-8-7 09:46 | 显示全部楼层
fclk 1966听说过,2000那也太雕了
武英仲 发表于 2020-8-9 11:33 | 显示全部楼层
新的雷诺阿 APU IF基本盘在2000-2200MHz
大雕可以上2466,就是说内存4933也是同步的
延迟在4X纳秒
vanhappy 发表于 2020-8-10 19:15 | 显示全部楼层
多谢大佬,找了好久终于看到详细解释
DGX 发表于 2020-8-10 21:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 DGX 于 2020-8-10 21:51 编辑
武英仲 发表于 2020-8-9 11:33
新的雷诺阿 APU IF基本盘在2000-2200MHz
大雕可以上2466,就是说内存4933也是同步的
延迟在4X纳秒 ...

可惜L3砍的太狠!
还有带核显毒瘤!(阉割4.0和通道数)

没这两点的话只怕不见得弱于标准版Zen3多少(频率、IPC干不过就靠Fclk/内存频率优势硬杠!)
Zen3非APU的IO DIE必然还是外置GF货
可惜!!!



橙黄鼠标  楼主| 发表于 2020-8-11 11:43 | 显示全部楼层
DGX 发表于 2020-8-10 21:49
可惜L3砍的太狠!
还有带核显毒瘤!(阉割4.0和通道数)

Renoir通道数和锐龙3000一样
yhhx 发表于 2020-8-11 21:53 | 显示全部楼层
顶一下啊 正在学习这代AU怎么超  哪里有详细些的教程 例如调小参 上次长时间用AU还是9590(1950X装完系统救没啥时间用^( ̄) ̄)^然后就被秋名山弄丢了一部分)
武英仲 发表于 2020-8-12 19:47 | 显示全部楼层
DGX 发表于 2020-8-10 21:49
可惜L3砍的太狠!
还有带核显毒瘤!(阉割4.0和通道数)

核显需要高频内存啊所以先安排给APU用
Mufasa 发表于 2020-8-21 21:57 | 显示全部楼层
DGX 发表于 2020-8-10 21:49
可惜L3砍的太狠!
还有带核显毒瘤!(阉割4.0和通道数)

芯片面积所限,要做集成显卡和内存控制器,还要保持核心数量8个,就只能减L3

实测性能表现也很强,少的那点L3并没有大幅拖累性能。

因为整体7nm,能耗比优势很大。。。。

下一台机器我也准备上这个新的APU
武英仲 发表于 2020-9-4 15:30 | 显示全部楼层
移动版的U系列比较坑爹啊
这两个频率居然都是动态的
还没找到如何同步内存的方法

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