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免费提升性能!揭秘AMD/K10内存模式

    随着AMD Phenom X3以及X4系列B3处理器推出和价格的不断走低,现在有越来越多的用户开始投入AMD三核四核的怀抱。

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    笔者在测试AMD Phenom K10平台时发现了一个有趣的事情,两条完全一样的内存在成功组建双通道的时候,开机画面出现了以下情况:

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正在测试的K10平台上双通道显示Unganged Mode,64-bit

    开机画面显示Unganged Mode,64-bit,然而笔者明明采用完全相同的内存组成双通道,然而画面上显示的内容怎么看也不像开启双通道的显示内容,根据双通道内存构架定义:双通道内存控制技术,它能有效地提高内存总带宽,从而适应新的微处理器的数据传输、处理的需要。双通道有两个64bit内存控制器,双64bit内存体系所提供的带宽等同于一个128bit内存体系所提供的带宽。因此笔者对于画面上出现的64bit疑惑不解。

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曾经测试的K8平台上 双通道显示128bit

    之所以怀疑并没有开启双通道,是因为我们之前在测试AMD K8平台时,都可以发现,当组双通道内存时开机画面会显示Dual channel,128-bit。然而K10的双通道模式下竟然只显示64bit。

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双通道已打开

    带着种种疑问,当笔者打开CPU-Z再次想验证K10是否打开双通道这个问题的时候,发现CPU-Z中的Channels中显示Dual,这就表示双通道已被打开。那开机画面的64bit的显示就成为了笔者心中不解的问题,相信不少使用K10平台的消费者也想解决这个问题。

    为了解决这一问题的根源,笔者开始从主板BIOS中着手研究。

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   很容易,在主板BIOS中内存选项中,笔者发现了DCTs Mode中出现了Unganged和Ganged两个选项,尝试选择Ganged模式,重启机器:

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    此时开机画面显示Ganged Mode,128-bit,着实让笔者欣喜若狂,终于解决了双通道问题,毕竟以常规的想法,Ganged一定比Unganged好,128-bit一定比64-bit好,128bit才是真正的双通道,这才是最高性能的设置!

    然而事实真相真是这样的么? Ganged Mode与Unganged Mode这两种内存模式是决定双通道的关键么?那么无论是Unganged或Ganged模式,CPU-Z一律显示是Dual Channel双通道,究竟是什么意思?带着种种疑问,笔者查阅了关于K10平台的这方面相关内容奉献给大家,来解读AMD K10平台中Ganged Mode与Unganged Mode真正秘密:

    其实一切原因都要从AMD平台的内存控制器说起:

    CPU需要记忆体做为运算的暂存区,但传统架构的记忆体通常离CPU很远,中间隔一个主机板的北桥做记忆体控制器,拖慢频宽和延迟。 Intel克服的方法是不断加大CPU内部的快取来减少记忆体存取,但加大快取需要制程能力做后盾,AMD的制程能力远比不上Intel,于是他们把记忆体控制器从主机板北桥抽出来,内建到CPU里,强化CPU存取记忆体的能力,而这也是之前AMD K8架构的一大特色。

    AMD K8架构平台内存工作模式

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       K8架构上支持的双通道内存控制器,无论是北桥或CPU内建的都是单一128位元的单元,控制器有A和B两个通道,每个通道可以插一或两条的记忆体( DIMM 0和DIMM 1),若这种平台只插一根记忆体,或是两个通道的记忆体总容量不一样,就会变成单通道的模式,每个时脉周期只能传输64bit的资料。 

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     若两个内存插槽上采用完全一模一样,包括容量、频率、时序参数都相同的内存,内存体控制器就会把它们视为一体(逻辑上组合),启动双通道模式让传输位宽加倍,每个时脉周期传输128bit。就算内存不同,两个通道的容量一样也能启动双通道。

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   接下来说说K10架构平台的创新内存工作模式

    基于最新的Barcelona平台 (适用于AM2+主板 的 AMD FX 7** 系列 和AMD Phenom系列 )一种新型的内存传输概念。

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    Phenom处理器诞生时包含一系列新功能,例如相比K8平台,对处理器内置的内存控制器进行强化,通过改用2个独立内存控制器,取代旧架构内的1个内存控制器。新内存控制器除支持Athlon 64 X2处理器时代的1×128-bit模式外,还新增2×64-bit模式,并命名为Unganged Mode。至于原来的1×128-bit模式,则称作Ganged Mode。Unganged Mode的最大作用是加强对DDR2内存的兼容性,尤其是在使用2根容量不同的DDR2内存条时。此外,Unganged Mode对提高性能同样有作用。AMD官方数据表示,使用Unganged Mode(2×64-bit)时,系统能够享有更多的内存Banks数量,等于拥有更多的带宽,从而令Phenom处理器额外获得最高10%内存性能提升。

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    K10架构的内存控制器并非K8传统一个128bit单元,而是两个64bit单元,当两个通道插上完全一样的记忆体时,就跟K8双通道模式相同,两通道的内存会逻辑上连为一体,这个模式称为「Ganged Mode」。

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    K10集成两个内存控制器分别控制两个通道的内存,两个分别都是64bit,但因为同时启动,总合起来每个时脉周期一样有128bit的资料传输。这不是双通道,也不是单通道,而是两个单通道同时执行,称为「Unganged Mode」模式。

    内存混插双通道是Unganged Mode模式的好处之一


支持内存混插双通道是Unganged Mode模式的最大好处

    Unganged Mode模式最特别的地方是独立控制两个通道的内存,所以就算两边容量和时序参数都不同,也能启动相当于双通道的位宽,目前唯一限制是频率要相同,但就算一边插1GB 、另一边插2GB,两条的参数完全不同,照样可以启动128元的位宽。这跟Intel的Flex Mode弹性双通道不同,Flex Mode仍然有容量限制,它是把容量匹配的部分启动双通道,多出来的部分则还是单通道。 K10平台的Unganged Mode只要两个通道都有插记忆体,不管怎样都有双通道的位宽。

Unganged Mode模式可自调不同内存的时序参数

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    若主板BIOS支持的完整(图中是MSI的790FX主板),Phenom平台在内存部分可以独立调整两组时序,上图中的DCT 0和DCT 1就是各自调Channel A和B上内存的时序参数,超频玩家应该会比较高兴的,不必再担心混插双通道存在潜在的不稳定因素,因为K10原生就支援混插!  

    Unganged Mode模式发挥多核处理器性能

    Phenom平台预设是启动Unganged Mode,不只是因为这在各种记忆体乱插的情况下都有等同于双通道的位宽,而且传输通道是切越细越好。单一时脉周期最多能传128位元的单一资料通道,和单一时脉周期最多能传64位元的资料通道有两个,同时脉下虽然理论的总频宽一样,但若传输的资料小于64位元,前者仍然占用单一通道的一次时脉周期,后者则只占用其中一个通道,另一个通道还可传输另一份资料,增加通道的使用效率。换句话说,K10平台有机会在一个时脉周期下同时做两次内存的存取,而这两次存取可分别属于两个核心,这种特殊设计是为了加强多核处理器在多线程中发挥性能。

    国外Ganged Mode与Unganged Mode的性能测试

    为了寻求Ganged Mode与Unganged Mode的性能差距,笔者找到了一些国外评测网站的测试数据进行整理,供大家参考!希望能够解决大家的疑问。

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   这次测试的主要重点将集中在AM2+主板BIOS中控制的MC在使用Ganged/Unganged两种不同的内存模式的性能差异。理论上来说,传统的Ganged模式在单线程的程序当中可以获得最快的内存存取速度,一直相对应Unganged则可以更好的工作再多线程的程序当中,综合测试的一些结果将在下面测试中发布出来,测试的重点则是实际使用的真实程序。测试当中都使用了AMD的Phenom x4 9850,内存方面则使用了标准的DDRII 800的内存,时序为4-4-4-10-22-2T。

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    通过一系列的测试可以看出,Unganged和Ganged的性能差距非常小,只有在部分游戏上略有差距,但实际使用效果几乎可以忽略不计,但其实我们不妨把Unganged看成弹性极高的双通道。其实现在玩家可能会觉得2GB内存不够用,而4GB内存32位系统只识别3G,装64位系统麻烦不少,那可以不妨装个1GB+2GB开Unganged双通道,多执行绪的性能还更好,一举多得! 
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    Unganged Mode为何未被重视

    笔者又开始不解的是既然Unganged Mode那么有价值,那为什么一直以来它并未受到用户的重视呢?早期Phenom主板的BIOS资料没有进行充分优化,导致Unganged Mode的测试得分反而比Ganged Mode还低。更有甚者,部分早期版本的测试软件及主板BIOS,都把Unganged Mode当做低速的64-bit单通道模式,令DIY玩家怀疑其性能。这包括了三大原因:

    错误识别:早期的CPU-Z 1.41版本,把在Unganged Mode下运行的内存认成单通道,而非双通道,即使是现在最新的Phenom X4 9850处理器以及用最新版AMD Agesacode3.1.7.0程序编写的主板BIOS,都同样有此问题存在。这个问题直到CPU-Z发布1.44版本以后,才得到圆满解决。虽然如此,却已经给部分用户造成“Unganged Mode”等于“单通道”的坏印象。

    主板BIOS显示成64-bit:此外,部分主板的BIOS把Unganged Mode显示成“64-it”,反而Ganged Mode显示为“128-bit”。这样一来,用户自然认为“Unganged Mode”是低性能的设置方式,从而令它蒙受不白之冤(笔者曾深受其害)。

    测试性能提升不明显:其实未被重视的原因,归根结底是因为性能提升实在微乎其微,甚至有些项目低于Ganged模式,无法引起消费者及评测人员的注意,但毕竟这是一个良好的开始,在今后的发展道路上继续创新。

    写到这里,笔者也开始为之前的千方百计去寻找失落的128bit感到惭愧,似乎有点本末倒置弄巧成拙的感觉。

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    随着AMD Phenom处理器及相关主板BIOS的日渐成熟,能够提高内存性能的Unganged Mode也越来越受到DIY玩家的关注,毕竟这项功能对超频用户有着一定的好处,也可以加强多线程软件的性能。由于这项功能在大部分主板的BIOS参数中已经成为出厂默认设置,因此就算不懂DIY的普通用户,也在不知不觉间享受到它带来的性能提高和诸多好处,不必在为画面上的64bit感到困惑,因为那是64bitX2的含义。虽然提升性能有限,但随着CPU和BIOS的不断更新,相信Unganged Mode会有不错的发展前景,现在那些苦恼不知道自己电脑是否开启双通道的用户也可以安心了,那么请大家都检查一下自己的系统吧,看看你到底使用了Unganged Mode没有?<

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