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谁才是内存的老大:内存的频率谁说了算,是CPU还是主板?

此文发表于2019年4月16日

前言:

内存频率、内存带宽、内存速度、内存控制器......这些专业词语不少读者已经耳熟能详,但如果再深入一些,如:CPU的内存控制器会限制内存频率吗?可能就不是所有人都能答上来了,对于没有任何基础的初学者,这样的问题足以把人弄得七荤八素,到了东南找不到西北。

今天我们就试图梳理一下它们的关系,去探索这个问题:内存的频率到底是谁说了算,是CPU还是主板?

此文涉及一些专业知识,比较枯燥,快速阅读只需看文中的结论(绿色文字)即可。

正文

不少用户选好了CPU、主板、显卡,遇到内存卡壳了。

B360主板上写的支持DDR4-2666,i3-8100的内存控制器是DDR4-2400的,那买2666有用么?

Z370主板可以支持DDR4-4133,但i7-8700K、i7-9700K 支持的最高内存规格是DDR4-2666,那会有瓶颈吗,买高频内存行不行呢?

内存频率谁说了算

图一 

内存的频率听谁的话?是CPU、主板还是内存自己

确实,看intel 官网介绍,i3-8100支持的最大内存频率为DDR4-2400,第八代九代酷睿i5\i7\i9(如i7-8700K,i7-9700K、i9-9900K等),其支持的最大内存频率是DDR-2666。

CPU支持的内存带宽

图二

内存带宽是内存在单位时间内读取/存储数据的数据量(速率),通俗的说法就是内存速度。

内存带宽和现实中的高速公路类似,每秒能通行的汽车数量。车道越多,车速越快,那么通车能力越大。

可将内存位宽看做高速路上的车道,64bit相当于64车道。

可将内存频率看做汽车的速度

则有内存带宽公式:

内存带宽=内存等效频率X内存位宽/8

(注:此公式为内存带宽的理论最大值)

由于DDR\DDR2\DDR3\DDR4的内存位宽均为64bit

因此:

单通道DDR4-2400内存带宽=2400X64/8=19200MB/s=19.2GB/s
双通道则为:19.2X2=38.4GB/s

仔细的读者对照图二,发现不对了,intel公布的最大带宽是37.5GB/s呢?你算出来是38.4GB/s,难道公式有误?原来,我们常常“偷懒”,把1GB=1000MB,实际1GB=1024MB,准确的是38400/1024=37.5GB/s。有趣的是,如果你有兴趣到intel官网上查看以前的处理器内存带宽,会发现Intel也在“偷懒”。

现在回到这个问题:由于内存控制器在CPU内部,看起来内存的运行速度是CPU说了算,主板要靠边站,既然intel说了i3-8100的最大内存带宽只有37.5GB/s(对应DDR4-2400内存),那买DDR4-2666还有用么?

从表面上看是CPU说了算

常见平台i3-8100+B360M,无论你用哪种内存,BIOS里面最高就只有DDR4-2400(下图)

i3-8100内存控制器最大支持DDR4-2400

图三

换用i7-8700,BIOS里面将会有DDR4-2666的选项

i7-8700内存控制器最大支持DDR4-2666

图四

从图三和图四看确实有些迷惑性,B360主板支持DDR4-2666,内存也是2666MHZ的,但只能当2400内存使用,换成i7-8700就支持到DDR4-2666了,这看起来内存频率是CPU说了算(由CPU内部的内存控制器决定)。

实际上:

在内存体质允许的情况下,内存的频率是主板说了算。只要主板支持,CPU的内存控制器规格将形同虚设。最大内存带宽仅仅是一个标准,只保证在这个范围内是安全稳定的。超过这个标准当然也是可以的,但如果超速翻车闪了腰,折了腿,就不能到intel公司去要赔偿,不给赔偿还要一哭二闹三上吊,哪个公司都怕,订了标准就分清了责任。

图三和图四,B360主板的BIOS识别到处理器型号后,会遵循intel的规范,允许的内存最高频率为DDR4-2400,因此在BIOS里面是看不到2666的选项,如果换用i5-8400/i7-8700等型号,主板将会允许内存的最高频率为DDR4-2666,其实质还是主板说了算。

在H310/B360平台上,
当内存频率超过CPU的内存控制器标准的,都将会降频(如:i3-8100+B360+DDR4-2666,都会降频到2400使用)。
反之,当内存频率低于CPU内存控制器标准的,则有机会超频(如:i7-8700+B360+DDR4-2400,一般都能超频率到2666使用)。

但是,如果主板允许(如Z370),那么就会出现下面的情况:

内存控制器对内存说:“你去把厨房里的碗洗了!”

内存说:“以前B360任公司总裁的时候,我实际也不归你管,只不过你狐假虎威,颐指气使,我忍了,昨天B360已经被董事会开除了,我直接听命于新任总裁Z370,你还是自己去洗吧!”

此时,即使CPU内存控制器规格小于内存频率,也不会有瓶颈。(注:追求性价比的用户,非高端配置,不能为了超内存频率,去选择昂贵的Z370主板)

实测验证:

 超过i3-8100规定的最大内存带宽

图五

测试解读:

1、内存带宽有理论值和实际值之分,实际带宽会小于理论带宽。DDR4-2400双通理论带宽为37.5GB/s,实际读写为32810/1024=32GB/s,35052/1024=34GB/s,达到了理论值的85-90%。

2、随着内存频率的提升,读写速度都随之提升,很快,在达到DDR4-2933的时候,读写均超过了i3-8100规定37.5GB/s,之后一路上升,完全无视安全标准。这说明,选购高频内存,无需担心内存控制器会导致瓶颈。

3、在超频4000MHZ的时候,将标准电压提升到了1.4V,为了达到4133MHZ的主板允许极限,更是将电压提升到了1.47V,警告:超过1.4V后,电压值会变成红色,内存损坏的风险大大增加。 

DDR4-4133-2

图六

超频到DDR4-4133后,内存的读、写和复制性能都远远超出了intel i3-8100内存控制器规格。现在的BIOS都聪明,只需调整DRAM电压,BIOS将自动帮你调试CPU SA/IO电压,并且帮你自动适配内存时序。(图六下面的红框中,可以看到内存时序增大了)

CPU英雄气短,对内存实际带宽影响甚微

CPU不服气了,什么,我的话谁敢不听?实际上,也不能说和CPU完全无关,虽然内存频率是主板说了算,但CPU的的性能不能过于低下,否则内存的实际带宽将受到严重局限(但并不影响理论值)。

实测验证:

 CPU对内存带宽的影响

图七

测试解读:

将i3-8100关闭两个核心,模拟成高频赛扬,内存实际带宽也不会明显下降,而目前处理器的最低档次就是赛扬双核。只有降低到单核的时候,CPU成为严重瓶颈,内存读取速度像断线的风筝一般掉下来,可见,假设CPU不高兴要怠工,导致严重的瓶颈,那主板把内存频率支持到再高也没用。但是,现在已经没有单核。

内存频率是主板说了算的根本原因

内存本身不能产生频率,其频率源泉来至于主板上的时钟发生器。如果CPU是大脑,时钟发生器则相当于心脏,它产生的数字脉冲信号震荡才让电脑“活”了起来,CPU、内存、总线的频率都来至于时钟发生器。部分型号的CPU内置了时钟发生器供自己使用,但内存频率仍然来至于主板上的时钟发生器(目前很多集成在主板的PCH芯片组内)。因此,内存的工资都是主板发,它当然是听命于主板,而实测证明,CPU的内存控制器不会把内存频率控制住,它并没有权利克扣内存的工资。

注:我们常说的内存频率,通常是指内存的等效频率,如DDR4-3200,其等效频率是3200MHz,但内存等效频率并不是内存核心频率和工作频率,此非本文内容,且略过。

如您想进一步了解内存带宽对电脑性能的影响,可阅读【K先生攀岩三部曲】

【K先生攀岩三部曲】

第一部:绝壁四千尺,手抖恐闪失:高频内存再超频,探索内存性价比(intel核显平台)

第二部:一阵表演猛如虎,一看门票收入2元5 :探索双通道高频内存性价比(intel独显平台)

第三部:单枪匹马入沙场,双剑合璧霸天下:探索双通道高频内存性价比(AMD独显平台)

 

最新咨询/评论

  • **** 2019-05-24 00:38 评价等级:很好

    小虫老师你好!感谢前几天推荐的电源,已经买入!今天再咨询一个问题:cpu是9700k,主板是微星(MSI)MPG Z390 GAMING EDGE AC 刀锋板主板(Intel Z390/LGA 1151)。配个什么内存好哪?朋友推荐威刚的威刚(ADATA) 8G 16G DDR4台式机电脑游戏内存条支持Z370 B360 B450 龙耀RGB灯条 16G (8G*2) 3600。这个如何???在此先表示感谢!!!

    回复:

    你好,可以用,但价格好像要1200元,性价比太低了

  • **** 2019-05-23 11:21 评价等级:很好

    故事高手,通俗易懂!

    回复:

    哈哈~

  • **** 2019-05-20 21:10 评价等级:很好

    淘宝 X奇内存 3200 C14 1300+元 C16只要800+
    老师你能不能科普下其中差价这么大
    差额是什么造成的
    有必要买贵的吗

    回复:

    类似的:奥运冠军和亚军实力差距微弱,但奖金一个150万,一个80万,高端型号包含荣誉的价值

  • Yola**** 2019-05-14 21:07 评价等级:很好

    【反馈】
    小虫老师,按照您的建议,我已经可以正常进行游戏了
    (如您所说,并非内存问题,正是软件故障。安装新系统之后,游戏环境所需的软件只有一个C++,现在安装完directx、java等之后,GPU稳定在50%左右的占用率,游戏比较流畅了。
    我玩的是洛奇英雄传的台服,八九年的老3D游戏了,和LOL基本配置差不多。对这个试了八九遍也没能解决的问题,是又困惑又郁闷,身边无人可问。虽然做您的粉丝只有短短不过半年左右的时间,也只能求到您这啦。希望没给您添乱,实在不知如何感谢!)

    【字体版权】
    另外您排版配色更和谐的天梯图,我有一点杞人忧天的念头,是因为看到图上的字体与上一版不太相同。而前阵子有不少视频投稿人,突然爆火之后被字体公司知道,因为字体版权问题而被收了很贵的使用费,很有点像养大了一起宰。不过我不是专业人士,也不是太懂什么样的才算商业使用,会被收费之类的。

    不知不觉竟然唠叨了这么多,实在是不好意思!您不必回复啦♥
    祝您生活愉快、事业顺心
    小粉丝敬上

    回复:

    您好,问题解决就好。新图比以前缩小了一号字体,采用了思源黑体、黑体和宋体,这是免费字体。而且图我从未打算收版权费,本站读者都可以免费用,要求保留水印也不过是希望使用者能尊重一下作者劳动。

  • Yola**** 2019-05-09 13:05 评价等级:很好

    小虫老师,您好。
    我有一个电脑使用中的疑问想向您请教,如有闲暇,期盼您的回复
    【问题】对比性能更差的老电脑,新电脑无法运行游戏,是因为内润的原因吗
    【情况】
    >老电脑(HD3000,1G独立显卡,4G内存)当显卡无驱动不能正常运行的时候,游戏可以正常运行,玩很久也没崩溃。
    >新电脑(HD4000,核心显卡,4G内存),游戏无法正常运行,运行一段时间,登录后3分钟就闪退。(观察新电脑的任务管理器,CPU内存一栏没有满,GPU的内存最开始是0,登录游戏后瞬间到90%、99%,游戏闪退。在电脑高级系统设置把虚拟内存调到4000M,依然无法正常运行)
    【请问】这种情况发生,是因为新电脑核心显卡,4G内存对于只有核显的电脑过小产生的问题吗?老电脑能正常游戏的原因是,虽然独立显卡无法使用,但系统可以调动独立显卡的1个G吗
    谢谢,希望能得到您的指点

    回复:

    您好,不知道是哪类游戏,HD3000这台需看下是核显还是独显没有驱动。独显的显存只有用独显才会使用。即使内存过小,也不至于闪退,通常是卡顿。从现象看是软体故障,还需对比两台电脑使用的win系统版本,以及开机后加载的其余程序情况(如会不会老的是纯净版,而HD4000这台是GHOST系统,会启动不少其余进程)

  • **** 2019-04-24 15:52 评价等级:很好

    那如果用I7 8700配B360主板,内存频率可以突破2666吗?

    回复:

    不能,B360最大2666.

  • zhang**** 2019-04-18 11:05 评价等级:很好

    感谢老师科普,解了心中疑惑

    回复:

    欢迎常来,能有这个疑问的读者都应该是DIY爱好者

  • **** 2019-04-16 17:26 评价等级:很好

    小虫老师,考虑下出个科普,关于品牌-产品-工厂的。例如 生产内存颗粒的厂商:三星、因特尔、海力士、力晶、奇梦达、南亚等,然后排下名次,让消费者知道如何辨别优劣。再者,像显卡,从工厂上分:同德、柏能、名人堂(香港)、讯景、华硕、微星、技嘉等,这些厂出来的优劣又是如何分,这样消费者买的时候就能心中有数,比如小作坊的不可靠,返修高。如今很多人都不知道生产这些数码产品背后的工厂情况,全都是道听途说,比如现在还很多人认为au、a卡很烂,但事实是改进了很多了,很多尸体店都不认可amd产品,因为消费者没有渠道了解。(amd营销做的差)

    回复:

    你好,同样品牌的颗粒,有不同级别,看颗粒品牌去选内存会把简单问题复杂化,且有可能被坑。有的牌子带散热片不能直接看到颗粒的制造商,软件也无法检测是哪家颗粒,看起来是劣品,却也有不错的超频能力。有的测试显示为知名工厂出品,却是伪劣品,原因是内存条的SPD造假太容易。找靠谱的商家,买知名品牌就可以了。

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