デュアルチャネルメモリは何を意味する

デュアルチャンネル（デュアルチャネル）メモリに意味はあるのか？ : 月見酒（MINT's World）

解説

デュアルチャンネルメモリの効果を疑問視する声が時々聞かれます。

上記の様にメジャーな所でも「意味無し」と云ってしまっている様な物の記事が出たりして、どうしても効果が疑われる要素が見えてしまっています。

丁度実験に向いているサンプルが揃ったので、詳しく検証してみることにしました。

環境と設定

実験ハードウェア構成

BASE	NEC「Express5800/110Gd（N8100-1279Y）」
CHIPSET	Intel 3000 + ICH7R
CPU	Intel「Celeron D 341（Prescott-V 2.93GHz）」 Intel「Pentium Dual-Core E2140（Allendale 1.80GHz）」
RAM	Micron「MT9HTF6472AY-667D4（512MB）」× 2
GRAPHIC	XGI「Volari Z9s」（オンボード）
SATA HDD	HGST「Deskstar® 7K160 HDS721680PLA380」

OS

• Windows XP Professional + Service Pack 3 RC2（Build:3311） + DirectX 9.0c + Internet Explorer 6 Service Pack 1

システムの設定

• nLite によって、余計なドライバやコンポーネントは削ってある。
• クラシック表示。
• 一般的に早くなるだろうと謂われている設定。
• スクリーンフォントの縁を滑らかにする。

BIOS 設定

• BIOS Ver.0024 クアッドコア対応版
• AHCI モード有効
• EIST 無効

グラフィックボード設定

ドライバー Ver.1.08.03。調整項目無し。

etc…

基本性能比較

まず、メモリ性能のみを比較してみます。 OS の再インストールはせず、その都度パーツの組み合わせだけをいじって計測しています。 最高値を求めている訳ではなく同じ条件で比較さえできれば構わないので、多少他の実験等で汚した状態をそのまま使っています。

CrystalMark 2004R3 v0.9.124.404b

Celeron D 側は、FSB が 533MHz であるため、Read がこれで実効値の限界。 Write だけがデュアルチャンネル化で改善したと見ると、自然な様に思えます。

一方 Pentium Dual-Core の方は、キャッシュの高効率ぶりが光るのですが、メモリ本体の転送速度は Write の数値にやや疑問。 Single 2枚刺しには、何かオーバーヘッドでもあるのでしょうか？ Read の方は、一往 DDR667 と FSB 800MHz のどちらで頭を打つかで二分されている様に見えます。

	Celeron D 341 + DDR533 LT = 4,4,4,12			Pentium DC E2140 + DDR667 LT = 5,5,5,15
	1枚	Single	Dual	1枚	Single	Dual
Total	6995	6965	7222	8061	7360	9356
Read	3395.11 MB/s (3395)	3333.97 MB/s (3333)	3386.46 MB/s (3386)	3844.81 MB/s (3844)	3781.64 MB/s (3781)	4119.30 MB/s (4119)
Write	1411.20 MB/s (1411)	1428.26 MB/s (1428)	1560.65 MB/s (1560)	987.99 MB/s (987)	690.46 MB/s (690)	1545.32 MB/s (1545)
Read/Write	1377.17 MB/s (1377)	1390.39 MB/s (1390)	1463.54 MB/s (1463)	996.63 MB/s (996)	664.43 MB/s (664)	1487.01 MB/s (1487)
Cache	7907.24 MB/s (790)	7921.61 MB/s (792)	7913.06 MB/s (791)	22124.78 MB/s (2212)	22038.52 MB/s (2203)	21835.41 MB/s (2183)

SiSoftware Sandra 11.33

Celeron D でデュアルチャンネルを使った時のレイテンシーが、他と全く違う傾向になっている原因は不明。 キャッシュの値が、デュアルチャンネルでは増えている点も奇妙ですが、こちらはそういう計測の仕組みなのかもしれません。

転送速度については、CrystalMark 2004R3 と似た傾向のデータが出ており、Core 2 系のキャッシュ効率が高い事も一致する点で、基礎データはほぼ正しいと思われます。 Celeron D のトレースキャッシュの威力も見え隠れしていますが、総合的には厳しい様ですね。 また、デュアルチャンネル時に 1MB 以上が急激に遅くなっている所が、謎めいています…。

フラッシュメモリにする方法

	Celeron D 341 + DDR533 LT = 4,4,4,12			Pentium DC E2140 + DDR667 LT = 5,5,5,15
	1枚	Single	Dual	1枚	Single	Dual
Integer STREAM	3334 MB/s	3288 MB/s	3351 MB/s	3842 MB/s	3736 MB/s	4223 MB/s
Float STREAM	3340 MB/s	3296 MB/s	3400 MB/s	3800 MB/s	3758 MB/s	4216 MB/s
Latency (Speed Factor)	174ns (100.8)	176ns (102.3)	176ns (101.4)	123ns (56.5)	114ns (57.7)	124ns (56.2)
1kB	3.5 clk (2.2 ns)	3.2 clk (2.0 ns)	5.1 clk (1.7 ns)	3.5 clk (2.2 ns)	3.2 clk (2.0 ns)	3.5 clk (2.2 ns)
4kB	3.5 clk (2.2 ns)	3.1 clk (1.9 ns)	5.1 clk (1.7 ns)	3.5 clk (2.2 ns)	3.1 clk (1.9 ns)	3.5 clk (2.2 ns)
16kB	3.3 clk (2.1 ns)	3.1 clk (1.9 ns)	5.6 clk (1.9 ns)	3.3 clk (2.1 ns)	3.1 clk (1.9 ns)	3.5 clk (2.2 ns)
64kB	16.3 clk (10.2 ns)	14.5 clk (9.1 ns)	5.6 clk (12.1 ns)	16.3 clk (10.2 ns)	14.5 clk (9.1 ns)	16.1 clk (10.1 ns)
256kB	17.9 clk (11.2 ns)	16.0 clk (10.0 ns)	6.7 clk (15.9 ns)	17.9 clk (11.2 ns)	16.0 clk (10.0 ns)	18.2 clk (11.4 ns)
1MB	21.4 clk (13.4 ns)	20.4 clk (12.8 ns)	391.5 clk (133.5 ns)	21.4 clk (13.4 ns)	20.4 clk (12.8 ns)	21.3 clk (13.3 ns)
4MB	166.5 clk (104.0 ns)	153.2 clk (95.7 ns)	444.2 clk (151.4 ns)	166.5 clk (104.0 ns)	153.2 clk (95.7 ns)	167.1 clk (104.4 ns)
16MB	187.7 clk (117.3 ns)	171.5 clk (107.2 ns)	468.5 clk (159.7 ns)	187.7 clk (117.3 ns)	171.5 clk (107.2 ns)	187.4 clk (117.1 ns)
64MB	197.0 clk (123.1 ns)	182.1 clk (113.8 ns)	515.6 clk (175.8 ns)	197.0 clk (123.1 ns)	182.1 clk (113.8 ns)	198.1 clk (123.8 ns)
Cache (Speed Factor)	5941 MB/s (13.5)	5737 MB/s (14.5)	6117 MB/s (13.5)	10066 MB/s (50.7)	9858 MB/s (58.0)	12101 MB/s (32.9)

各テスト比較

デュアルチャンネル化で意味がありそうな Pentium Dual-Core 環境で、いろいろと計測してみます。 HDD の状態を両方の環境で完全一致させる事が困難なので、HDD の数値とそれを考慮に入れるトータルの数値は参考と見た方が好いでしょう。

HDBENCH Ver.2.610

まともに測れていない。

解像度

1024×768 （60Hz）

	ALL	浮	整	矩	円	Text	Scroll	DD	Read	Write	Memory	Drive
Single
32bit カラー	67717	160676	178398	13901	11392	10714	87	19	72624	93944	182919	7200.10：10MB
16bit カラー	71133	160676	178372	30885	18430	21317	222	29	65222	93944	182932	〃
Dual
32bit カラー	69148	161585	179643	13900	11390	10717	87	19	81919	93944	184134	7200.10：10MB
16bit カラー	73424	161453	179315	30875	18389	21278	223	29	81919	93944	183905	〃

他のドライブについて

	Read	Write	Drive
Single	1851392	1851392	ERAM：10MB
Dual	1851392	1851392	〃

HDBENCH Ver.3.30

メモリの数値のみ、それらしい結果が出ている。HDD については、前述の通り参考値。

プログラムする方法tkを-350

解像度

1024×768 （60Hz）

	ALL	Integer	Float	Memory Read	Memory Wright	Memory RW	Direct Draw	Rectangle	Text	Ellipse	BitBlt	Read	Write	Copy	Drive
Single
32bit カラー	67331	227995	151940	119244	85554	146329	19	9338	3105	4940	45	68220	69707	30570	7200.10：100MB
16bit カラー	67030	228220	151939	115932	82783	123857	29	18328	4733	7260	82	68956	70425	30468	〃
Dual
32bit カラー	77882	228860	152296	127384	89871	176537	19	9323	3112	4876	35	73615	77929	69154	7200.10：100MB
16bit カラー	78829	228860	152296	127333	95948	188210	29	18343	4762	7257	76	74417	77049	66564	〃

他のドライブについて

	Read	Write	Copy	Drive
Single	1089361	1077894	264063	ERAM：100MB
Dual	1077894	1077894	269169	〃

HDBENCH Ver.3.40 β6

HDBENCH 系で唯一 RAM ドライブについてそれなりに計測できるバージョンだが、それっぽい結果が出ている。

	Read	Write	Random Read	Random Write	Drive
Single	992248	1061139	1868613	962406	ERAM：100MB
Dual	1091296	1121167	1868613	1123217	〃

CrystalMark 2004R3

前述のメモリ能力の追認と、HDBENCH で見られた RAM ドライブの能力差だけが確定的。

どのようにバーコードスキャナが動作し

Display Mode

1024×768 32bit (Normal)

	Single	Dual
CrystalMark	53067	53475
ALU total	14382	14402
Fibonacci	5893	5912
Napierian	2690	2697
Eratosthenes	1982	1979
QuickSort	3795	3792
FPU total	17138	16361
MikoFPU	1551	827
RandMeanSS	10436	10371
FFT	2680	2692
Mandelbrot	2449	2449
MEM total	8490	9317
Read	3838.34 MB/s (3838)	4114.17 MB/s (4114)
Write	1076.97 MB/s (1076)	1495.11 MB/s (1495)
Read/Write	1338.32 MB/s (1338)	1481.53 MB/s (1481)
Cache	22163.78 MB/s (2216)	22053.24 MB/s (2205)
HDD (7200.10) total	8644	9208
Read	68.95 MB/s (2758)	71.76 MB/s (2870)
Write	65.98 MB/s (2639)	69.17 MB/s (2766)
RRead512K	32.49 MB/s (1299)	36.72 MB/s (1468)
RWrite512K	28.64 MB/s (1145)	31.76 MB/s (1270)
RRead64K	6.91 MB/s (276)	7.70 MB/s (308)
RWrite64K	13.18 MB/s (527)	13.17 MB/s (526)
HDD (RAMDRIVE) total	71612	75651
Read	1000.74 MB/s (10503)	1059.64 MB/s (10798)
Write	1019.13 MB/s (10595)	1096.79 MB/s (10983)
RRead512K	1793.40 MB/s (14467)	1849.48 MB/s (14747)
RWrite512K	891.31 MB/s (9956)	1197.54 MB/s (11487)
RRead64K	2035.46 MB/s (15677)	2067.88 MB/s (15839)
RWrite64K	982.89 MB/s (10414)	1259.56 MB/s (11797)
GDI total	2820	2592
Text	152	152
Square	548	546
Circle	1721	1722
BitBlt	399	172
D2D total	1016	1018
Sprite 10	58.58fps (5)	58.58fps (5)
Sprite 100	50.12fps (50)	50.26fps (50)
Sprite 500	30.68fps (153)	30.83fps (154)
Sprite 1000	20.65fps (206)	20.79fps (207)
Sprite 5000	5.85fps (292)	5.85fps (292)
Sprite 10000	3.10fps (310)	3.10fps (310)
OGL total	577	577
Scene 1 Score	542	542
Lines	57243000	57399000
Scene 1 CPUs	16	16
Scene 2 Score	35	35
Polygons	261000	261000
Scene 2 CPUs	1	1

Final Reality

現在の環境では公正な結果が出ないので、単なるお遊びデータ。

Sound

無し

		Single		Dual
Radial blur	5N	296.91 rips	41.067	318.39 rips	44.037
Chaos zoomer	5N	537.56 rips	26.120	591.82 rips	28.757
25 Pixel	5N	163.59 kpps	5.228	174.13 kpps	5.565
Robots	5N	10.45 rips	2.707	11.60 rips	3.005
Fillrate	5N	7.64 MPps	1.654	8.34 MPps	1.805
City scene	5N	10.98 rips	2.724	12.00 rips	2.978
Video card bus transfer	5N	89.41 MBps	2.847	95.04 MBps	3.026
Direct3D bus transfer	5N	1404.87 MBps	120.075	1582.18 MBps	135.229
Visual appearance		51.85 percent		51.85 percent
Overall 3D		1.492		1.559
Overall 2D		33.594		36.397
Overall bus rate		38.015		42.687
OVERALL SCORE		16.601		18.179

PCMark 04 Build1.30

	Single	Double
PCMark Score	N/A	N/A
Multithreaded Test 1
File Compression	6.013 MB/s	6.049 MB/s
File Encryption	50.790 MB/s	50.908 MB/s
Multithreaded Test 2
File Decompression	50.951 MB/s	51.230 MB/s
Image Processing	23.421 MPixels/s	23.319 MPixels/s
Multithreaded Test 3
Virus Scanning	4617.282 MB/s	4438.902 MB/s
Grammar Check	4.058 KB/s	4.193 KB/s
Other Test
File Decryption	51.128 MB/s	51.099 MB/s
Audio Conversion	2894.056 KB/s	2890.616 KB/s
Web Page Rendering	5.893 pages/s	5.936 pages/s
WMV Video Compression	67.691 fps	66.770 fps
DivX Video Compression	73.924 fps	77.513 fps
Physics Calculation and 3D	N/A	N/A
Graphics Memory - 64 Lines	127.019 fps	126.979 fps

PCMark 05 Build1.10

	Single	Double
PCMark Score	N/A	N/A
HDD - XP Startup	10.053 MB/s	10.077 MB/s
Physics and 3D	N/A	N/A
2D - Transparent Windows	N/A	N/A
3D - Pixel Shader	N/A	N/A
Web Page Rendering	2.644 pages/s	2.651 pages/s
File Decryption	44.077 MB/s	44.079 MB/s
2D - Graphics Memory 64 lines	60.084 fps	60.050 fps
HDD - General Usage	5.788 MB/s	5.813 MB/s
Multithreaded Test 1
Audio Compression	1672.638 KB/s	1624.228 KB/s
Video Encoding	284.908 KB/s	301.345 KB/s
Multithreaded Test 2
Text edit	95.919 pages/s	95.890 pages/s
Image Decompression	22.616 MPixels/s	22.638 MPixels/s
Multithreaded Test 3
File Compression	3.798 MB/s	3.765 MB/s
File Encryption	21.516 MB/s	22.316 MB/s
HDD - Virus Scan	62.105 MB/s	58.484 MB/s
Memory Latency - Random 16MB	9.212 MAccesses/s	9.326 MAccesses/s

GogoWinBench Ver.1.28

GOGO DLL ver.2.39b for only bench (Feb 28 2002)
肝腎のメモリの能力差については何とも言い難い結果。

MMX	SSE	音響解析	スレッド	Single（倍速）	Dual（倍速）
×	×	×	1	73.74	73.35
○	×	×	1	83.99	83.46
○	○	×	1	207.95	206.36
×	×	×	2	142.12	141.10
○	×	×	2	160.61	160.40
○	○	×	2	378.27	376.73
×	×	○	1	26.50	26.38
○	×	○	1	29.16	29.05
○	○	○	1	49.67	49.44
×	×	○	2	52.21	52.16
○	×	○	2	57.73	57.51
○	○	○	2	93.44	93.07

GogoBench Ver.3.11a

GOGO DLL ver.3.11(Dec 28 2002)

MMX	SSE	SSE2	Q	Single（倍速）	Dual（倍速）
×	×	×	0	28.93	29.05
○	×	×	0	33.83	33.82
○	○	×	0	41.65	41.78
○	○	○	0	42.50	42.60
×	×	×	5	53.07	52.96
○	×	×	5	54.75	54.05
○	○	×	5	141.28	138.91
○	○	○	5	145.55	143.59
×	×	×	8	63.16	62.41
○	×	×	8	63.85	63.37
○	○	×	8	206.45	203.63
○	○	○	8	212.30	210.36

GogoBench Ver.3.13

GOGO DLL ver.3.13(May 25 2004)

MMX	SSE	SSE2	Q	Single（倍速）	Dual（倍速）
×	×	×	0	29.15	29.26
○	×	×	0	35.22	35.22
○	○	×	0	41.62	41.62
○	○	○	0	42.39	42.42
×	×	×	5	58.88	59.28
○	×	×	5	60.93	61.04
○	○	×	5	140.51	140.54
○	○	○	5	144.31	144.75
×	×	×	8	71.57	71.72
○	×	×	8	72.70	72.59
○	○	×	8	203.85	205.97
○	○	○	8	210.43	212.37

スーパーπ Ver.1.1

Dothan 2GHz より 400MHz 遅くてシングルスレッドであるにも関わらず 9秒の差を付けて勝利している点に、Core 2 Duo との相性の良さが垣間見える。

104万桁

まとめ

• メインメモリにアクセスするのは基本的に CPU かローエンドの GPU なので、メモリのバス速度と FSB との差を埋める以上の効力は無い。
• その差が大きくないと、効果もほとんど見えないのではないか？
• 2枚差しシングル動作の場合にオーバーヘッドが有る様な無い様な何とも言えない結果が出ており、あえてデュアルチャンネルを避ける必要は無い。
• 処理するデータの流れから考えると、メインメモリをグラフィックメモリとして利用する場合には少し効果が有るかも（もちろんバス速度に差が有る場合）。
• 全て同じ速度の場合になるとまた結果が変わるかもしれないが、見た目に転送速度の差が有りそうな状態でも実使用上で差が見えない以上、神経質になる必要性は無い。

以上の様に考えるべき物と結論付けられそうです。

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