В последние годы скорость оперативной памяти растет заметно быстрее, чем темп работы внутренних шин процессоров. Поэтому производители ЦП идут на технические ухищрения, которые позволяют без их сильного усложнения использовать быструю ОЗУ. У Intel для этой цели предназначены режимы Gear Mode. Что это такое, и как они работают?

Что такое Gear Mode, и зачем он нужен

За общение центрального процессора с ОЗУ отвечает контроллер оперативной памяти. Когда-то он находился в чипсете материнской платы, но в последние полтора десятилетия окончательно «переехал» внутрь ЦП.

С ростом скорости памяти синхронно увеличивались и темпы работы контроллеров. Однако с развитием DDR4 это привело в тупик: в отличие от огромной частоты ОЗУ, которая достигается за счет широкой выборки данных и системы мультиплексоров, бесконечно наращивать частоту контроллеров невозможно. А появление быстрой DDR5 усугубило эту проблему еще больше.

Чтобы повысить пропускную способность контроллеров памяти без увеличения их частоты, наряду с синхронным режимом работы оба производителя процессоров ввели асинхронные. У Intel эти режимы называются Gear Mode — по аналогии со скоростями, переключаемыми на автомобильной коробке передач.

Как работают Gear 1, 2 и 4

До 10 поколения Core включительно Gear Mode не существовало: контроллер всегда работал на той же частоте, что и шина памяти. У современных процессоров Intel этот режим называется Gear 1.

Память типа DDR передает данные два раза за такт, из-за чего ее эффективная частота вдвое выше физической. Контроллер памяти за это время передает данные один раз (SDR), поэтому для синхронной работы с памятью он имеет вдвое большую внутреннюю ширину. Получив два 128-битных блока данных от планок памяти, контроллер объединяет их в один пакет и отправляет кольцевой шине процессора без дополнительных задержек — такт в такт.

Кольцевая — это 256-битная двунаправленная шина, соединяющая ядра процессора и находящиеся рядом с ними сегменты кэша третьего уровня (L3). Данные от контроллера могут быть отправлены по шине в одном из двух направлений. Кольцо «крутится» с гораздо большей частотой, чем контроллер: от 3600 до 5000 МГц, в зависимости от модели ЦП. Поэтому загрузка шины в таком режиме не превышает половины.

С DDR4 контроллеры памяти Intel без проблем функционируют на частоте вплоть до 1800 МГц, тем самым позволяя запускать ОЗУ со скоростью 3600 МТ/c. Но при 1900–2000 МГц их стабильность работы резко падает, а более высокие частоты становятся доступны только при повышении напряжений интерфейсов ввода-вывода (VCCIO) и системного агента (VCCSA). Поэтому использование памяти быстрее DDR4-4000 со старыми Core превращалось в лотерею: даже при ручном разгоне оставался шанс, что контроллер на такой частоте просто не «заведется».

Решение появилось с выходом Core 11 поколения, в котором дебютировали Gear Mode. К синхронному режиму добавился асинхронный — Gear 2. Для DDR4 такая возможность нужна была редко, но с приходом DDR5 и 12 поколения Core именно она стала основой для работы нового поколения памяти.

«Вторая передача» устроена просто: Intel снизила скорость контроллера до 1/2 частоты памяти и увеличила его внутреннюю ширину до 512 бит. Чтобы накопить такую порцию информации, используется широкий буфер: он принимает два 256-битных пакета данных из ОЗУ и отправляет их за один такт работы контроллера. Нагрузка на кольцевую шину ожидаемо возрастает. Но она все еще «крутится» быстрее, чем поступают блоки данных — даже при быстрой DDR5.

Пропускная способность памяти в таком режиме удваивается. Но для отправки из буфера в контроллер каждый первый 256-битный пакет сначала должен дождаться второго. На кольцевую оба пакета приходят одновременно, но там уже второй «разгружается» в шину после первого. Все это вносит дополнительные задержки доступа — некритичные, но ощутимые.

С 12 поколения Core Intel добавила для DDR5 еще один асинхронный режим работы — Gear 4. В нем внутренняя ширина контроллера увеличена до 1024 бит, а его частота снижена до 1/4 скорости памяти. Здесь буфер между ОЗУ и контроллером накапливается и передается уже не два, а целых четыре 256-битных пакета за раз. Из-за этого опять возрастают задержки как на стороне памяти, так и на стороне кольцевой шины.

Благодаря такому трюку снова возрастает пропускная способность. Но теперь и это преимущество становится неоднозначным: если шина памяти работает на более высокой частоте, чем кольцевая, то последняя начинает «захлебываться» данными, не успевая отправлять их в кэш L3.

Когда контроллер видит такое положение дел, он отправляет памяти команды No Operation (NOP). С их помощью в передачу данных вставляются пустые такты, за которые кольцевая шина успевает отправить поступившую ранее информацию и освободить канал для новой. Частота контроллера и памяти за счет этого остаются прежними, но объем совершаемой ими полезной работы вынужденно сокращается.

Когда какой из режимов лучше

Каждый из режимов передачи представляет собой компромисс между пропускной способностью и задержкой. На одной частоте Gear 2 всегда будет давать заметно большую задержку и чуть худшую ПСП, чем Gear 1 — так же, как и Gear 4 вместо Gear 2

Однако фишка в том, что с ростом частоты памяти ее пропускная способность линейно растет, а задержки понемногу уменьшаются: ведь такты передачи информации становятся короче. Из-за этого быстрая DDR5 в Gear 2 дает лишь немного большую задержку, чем топовая DDR4 в Gear 1, с лихвой компенсируя ее кратным ростом ПСП.

В большинстве задач рост производительности зависит именно от пропускной способности. И даже для современных игр, вопреки распространенному мнению, важна не только задержка, но и ПСП. Поэтому скоростная DDR5 в Gear 2 показывает себя немного лучше, чем DDR4 в Gear 1 — и чем тяжелее становятся проекты, тем больше становится видна эта разница.

Однако в случае с Gear 4 задержка вырастает намного больше. Для сравнения: если быстрая DDR4 в Gear 1 обеспечивает 40-50 нс, а хорошая DDR5 в Gear 2 — 55-65 нс, то флагманская DDR5 в Gear 4 даже на запредельных частотах доходит до 80-90 нс. Поэтому пока этот режим годится только для архивации огромных объемов данных и достижения рекордов разгона — особенно учитывая то, что с современными процессорами и быстрой памятью часть его пропускной способности будет неизбежно «съедена» командами NOP.

В итоге по вышеописанным причинам для повседневной работы и игр с процессорами Intel лучшими являются режимы Gear 1 c DDR4 и Gear 2 с DDR5. В случае, если для ваших задач требуется огромная пропускная способность, можно перейти в Gear 2 для DDR4 и Gear 4 для DDR5. Но для этого понадобится не только быстрая ОЗУ, но еще и процессор с подходящим контроллером. С какими частотами памяти у разных линеек ЦП можно и нужно использовать каждую из трех передач, показано в таблице ниже.

Как посмотреть текущий Gear и где эта настройка в BIOS

Текущий режим работы Gear можно определить с помощью утилиты CPU-Z. Запустите ее и перейдите во вкладку «Memory». В Gear 1 частота памяти будет равна частоте контроллера. Если она вдвое больше — это Gear 2, а если разница четырехкратная — то это Gear 4.

Лезть в настройки «коробки передач» обычно не имеет смысла. Но если вы вдруг видите, что активный режим Gear не соответствует тому, что указан в таблице рекомендаций выше — то так его выставила автоматика материнской платы. В этом случае ситуацию во избежание потерь производительности нужно исправлять.

Первым делом стоит сбросить BIOS и заново активировать для планок профиль XMP (если он имеется). Если это не помогло, зафиксируйте режим Gear вручную. Для этого в BIOS нужно перейти по следующему пути:

• ASUS: AI Tweaker — Memory Controller DRAM Frequency Ratio

• ASRock: OC Tweaker — DRAM Configuration — Memory Controller Mode или DRAM Gear Mode

• Gigabyte: Tweaker — Advanced Memory Settings — Gear Mode

• MSI: Overclocking или OC — CPU Memory Controller Gear Mode

Режимы могут называться по-разному: Gear 1 может быть подписан как «1:1» или «Normal», а Gear 2 и Gear 4 — как «2:1» и «4:1», соответственно.

Выбрав нужную передачу, сохраните настройки клавишей F10. После смены Gear компьютер в первый раз может запускаться дольше, чем при обычной перезагрузке. Если изображение на экране после данной манипуляции так и не появилось, то для установки выбранной передачи придется снова сбрасывать BIOS и прибегать к ручному разгону памяти с поднятием напряжений VCCIO и VCCSA.

Заключение

Gear Mode — один из ключевых элементов, необходимый для работы контроллера памяти у современных процессоров Intel. За счет нескольких режимов передач в сочетании с быстрой кольцевой шиной он позволяет с одинаковым успехом использовать любое из двух последних поколений ОЗУ.

Gear 1 является основой для работы массовой DDR4, а Gear 2 обязателен для топовой DDR4 и DDR5. Однако время Gear 4 пока не пришло: сегодня небольшое ускорение, которое в итоге упирается в возможности кольцевой шины, от этой передачи способны получить только Core 15 поколения. Массового использования Gear 4 стоит ожидать только в будущих процессорах Intel, которые будут работать со сверхбыстрой памятью следующего поколения — DDR6.

Microsoft объявила о планах существенно сократить потребление оперативной памяти в Windows 11. Компания намерена сделать систему более комфортной для компьютеров с 8 ГБ ОЗУ.

В первую очередь планируется уменьшить объём памяти, который система занимает сразу после загрузки — ещё до запуска пользовательских приложений. Это позволит освободить больше ресурсов для программ.

Оптимизация затронет также платформу WinUI 3, компоненты Chromium и WebView2. Microsoft уже внедрила «существенные улучшения» в эффективность памяти и задержки, чтобы ускорить модернизацию Windows 11. Компания настроила WinUI 3 так, чтобы встроенные приложения потребляли меньше памяти по умолчанию.

Необходимость изменений связана с ситуацией на рынке памяти. Из-за высокого спроса на модули DRAM со стороны производителей оборудования для ИИ цены выросли. Многие производители ноутбуков снова начали выпускать модели с 8 ГБ ОЗУ.

При этом в Microsoft не утверждают, что 8 ГБ снова становится рекомендуемым стандартом. Речь идёт лишь об улучшении работы Windows 11 на таких устройствах. Для комфортной многозадачной работы специалисты по-прежнему советуют выбирать компьютеры как минимум с 16 ГБ оперативной памяти.

Оптимизации будут внедряться постепенно, более масштабные улучшения ожидаются до конца 2026 года. Когда именно все заявленные изменения появятся в Windows 11, Microsoft пока не сообщает.

...

Я бы вообще брал всю аудиторию, которую возможно. Я, конечно, понимаю, что они, скорее всего, все ради денег, но если бы было больше людей, делали бы оптимизацию всего, что можно, репутация поднялась бы больше. Было бы больше денег, наверное, хотя не знаю, может, там всё настолько сложно, что капец..

Как вы считаете, стоит ли Microsoft активнее инвестировать в оптимизацию системы или пользователям пора переходить на 16 ГБ ОЗУ?