デュアルチャネル RAM の説明:PC のパフォーマンスを向上させる

RAM (ランダム アクセス メモリ) はあらゆるコンピュータの重要なコンポーネントですが、容量や速度だけではありません。デュアルチャネル メモリはメモリ帯域幅を大幅に向上させますが、それがなぜ重要なのでしょうか?

特に PC を構築またはアップグレードしたいため、メモリ チャネルについて興味がある場合は、このメモリ機能について知っておくべき最も重要なことと、RAM を最大限に活用する方法について説明します。

メモリ チャネルについて

メモリ「チャネル」は、RAM モジュールと CPU 間の専用の物理接続です。具体的には、CPU に統合されたメモリ コントローラーへの接続です。

以前はメモリ コントローラがマザーボード上に存在していましたが、メモリ コントローラを Intel と AMD の両方の CPU に統合することは大きな問題でした。

データは、CPU によってこの専用チャネルに沿って RAM との間で移動されます。チャネルには一度に移動できるデータの最大量があり、これが帯域幅となります。

CPU のメモリ コントローラにはほぼ確実に複数のチャネルがあるため、各チャネルの合計帯域幅を加算して、特定の CPU で可能なメモリ帯域幅の合計量を得ることができます。これは、メモリ チャネルの合計の幅 (例:64 ビット CPU では 2 つのチャネルの合計が 128 ビット) に、Mhz (メガヘルツ) で測定されるスティックの周波数を掛けた積です。

デュアルチャネル メモリ アーキテクチャ

したがって、今説明した内容に基づくと、デュアル チャネル メモリ セットアップを備えた PC には、CPU と通信するための RAM 用の 2 つの別個のチャネルがあります。それぞれ独自のメモリ チャネルを持つ 2 つの別個の RAM バンクにアクセスすることで、CPU はこのセットアップを最大限に活用した方法でデータ転送を実行できます。

ある意味、これは RAID ハードドライブ設定に似ています。2 つの物理ディスクが 1 つの仮想ディスクに変わり、データ転送がそれらの間で分割されるため、単一ドライブのほぼ 2 倍のパフォーマンスが得られます。同様に、SSD も SSD コントローラに接続されたメモリ チップごとに複数のチャネルを使用して、総帯域幅を増やし、ドライブの転送速度を高めます。

この記事はデュアル チャネル メモリに関するものですが、トリプル チャネル セットアップとクアッド チャネル セットアップが存在することに言及することが重要です。ただし、これらは通常、非常に高性能なシステム用に予約されています。

メモリ モジュール

RAM チップはメモリ モジュールに組み込まれ、マザーボードを介して CPU に接続されます。 M1 MacBook Air などの SoC (システム オン チップ) コンピューターや最新のモバイル デバイスでは、RAM と CPU がすべて同じパッケージに組み込まれていますが、デスクトップ システムやほとんどのラップトップ システムでは、個別のメモリ モジュールを使用することになります。

さまざまなタイプのメモリ モジュールがありましたが、デスクトップ ユーザーはほぼ確実に DIMM またはデュアル インライン メモリ モジュールと SODIMM (Small Outline Dual Inline Memory Module) に遭遇するでしょう。この記事の執筆時点では、LPCAMM メモリとして知られるモバイル デバイス用の新しいフォーマットが、次に普及するフォーマットになるようです。

異なる世代の RAM テクノロジーがすべて同じ CPU で動作するとは限らないため、DIMM は万能ではありません。 DDR5 (Double Data Rate Generation 5) メモリは、この記事の執筆時点で最新のものです。ご想像のとおり、DDR4、DDR3、DDR2 が先行し、元々は DDR でした。これらのモジュールのピンには、互換性のない RAM を誤ってスロットに挿入できないようにキーが付けられています。スロットについて言えば、マザーボードについても簡単に説明する必要があります。

マザーボードとメモリ

メモリ モジュールが挿入されるスロットはマザーボード上にあり、これらのスロットの CPU への配線によって、コンピュータでどのようなタイプのメモリ チャネル配置が可能かが物理的に決まります。

メモリ コントローラーは CPU に組み込まれていないため、マザーボードで使用されている正確なチップセットはメモリのパフォーマンスには関係ありません。ただし、CPU がデュアル チャネル構成 (クアッド チャネル構成など) を超えるマルチ チャネル メモリをサポートしている場合でも、マザーボードが物理的に配線されていない場合は、そのメモリを活用することはできません。

デュアルチャネル システムでは、デスクトップ コンピュータのマザーボードには通常、メモリ モジュール用のスロットが 4 つあります。ラップトップや mITX マザーボードなどの小型フォーム ファクタ PC には、通常 2 つのスロットがあります。

2 つのスロットがある場合、各スロットは異なるチャネルに配線されます。デュアルチャネル システムに 4 つのスロットがある場合、RAM モジュールの各ペアはチャネルを共有します。トリプル チャネル システムには、3 つまたは 6 つのスロットがある場合があります。クアッドチャネル システムには 4 つまたは 8 つのスロットがあります。

通常、マザーボードには色分けまたは番号付きの RAM スロットがあり、マルチチャネル RAM を得るために RAM モジュールを配置する方法が示されています。 RAM は、示されたパターンに従ってペアで挿入する必要があります。

シングルチャネルとデュアルチャネルの欠点

チャンネルの数に関係なく、常にシングルチャンネル モードで実行できます。これは、単一のチャネルに配線されたスロットに差し込まれた 1 つのメモリ モジュールまたは 2 つのメモリ モジュールで実行できます。もちろん、2 つのメモリ モジュールがある場合は、デュアル チャネル モードで実行できるように、それぞれを異なるチャネルに割り当てる必要があります。

しかし、そうせずにシングルチャンネル モードに固執するとどうなるでしょうか?すでに指摘したように、CPU にデータを供給する「パイプ」の幅は半分になりますが、それがどの程度の影響を与えるかは、使用している CPU の種類とコンピュータの使用目的によって完全に異なります。

たとえば、一般的な学校や事務用の低価格ラップトップには、RAM モジュールと空きスロットが 1 つだけ搭載されて出荷されるのが非常に一般的です。明らかに、これらのラップトップはシングルチャネル モードで実行されています。ただし、ウェブの閲覧や Netflix の視聴では、違いに気づくのは難しいでしょう。

8 つのコアを備えた CPU が大量のデータに対して複雑なタスクを実行している場合、CPU がデータを待機することになるため、単一チャネルではパフォーマンスが低下する可能性があります。重要なのは、すべてのアプリケーション タイプがそれほど多くのメモリ帯域幅を必要とするわけではないため、シングル チャネル メモリを使用するのではなくデュアル チャネルに移行することで常にパフォーマンスが向上するとは限らないということです。

ただし、ゲーム用 PC を構築している場合は、できるだけ多くのメモリ帯域幅が必要です。最新のビデオ ゲームでは手持ちのものを何でも使用し、CPU、GPU、RAM の間で大量のデータをやり取りする必要があるためです。

メモリ モジュールを組み合わせて使用しないでください。

デュアルチャネル RAM が正しく動作するにはいくつかの要件があり、これらはトリプルおよびクアッドチャネル構成にも適用されます。

理論的には、各メモリー スティックの容量、速度、遅延、タイミングが同じであれば、異なるブランドのメモリー スティックを使用できます。ただし、実際には、RAM ブランドを組み合わせて使用​​すると、互換性の問題がよく発生します。メモリ速度はせいぜい、混合中の最も遅いスティックと同じ速度しか得られません。最悪の場合、不安定な状態に陥ることになります。特に、AMD Ryzen CPU のフォーラム投稿で、特にオーバークロック時のスティック タイミングやその他の小さな変動に対する感度が記載されているのを目にすることがあります。

ベスト プラクティスは、すべてのメモリ スロットに同一の DRAM スティックを使用することです。さらに良いのは、順次製造される RAM スティックのペアがまとめて販売される RAM キットを購入することです。

デュアルチャネル モードであることを確認する

デュアルチャネル アーキテクチャに適切なメモリ構成が正しく設定されているかどうかを確認するには、いくつかの方法があります。以前は、起動時に BIOS によって表示されるメモリ テスト中に、メモリの転送速度とチャネル構成を確認していました。

最近のコンピューターは非常に高速に起動するため、起動メッセージを見る時間がありません。最新の UEFI コンピューターでは、とにかくすべてが美しいロゴの後ろに隠れています。良いニュースは、アプリを使用して簡単に確認できることです。

Windows ユーザーにとって、CPU-Z は頼りになるアプリケーションです。 CPU-X として知られるオープンソースの代替手段もありますが、これは CPU-Z とは関係ありません。また、GPU-Z は GPU についての情報を提供しますが、念のため言っておきますが、CPU-Z とは関係ありません。

CPU-Z をダウンロードして実行した後、[メモリ] タブをクリックし、「2×64 ビット」以上が表示されていることを確認します。この場合、4×32 ビットを読み取ります。これは、モジュールごとに 2 つのサブチャネルを持つ DDR5 システムであるためです。

「1×64 ビット」と表示され、複数の RAM がインストールされている場合は、何か問題が発生していることを意味しており、トラブルシューティングを行う必要があります。

パフォーマンスの向上を確認する

デュアル チャネルの代わりにクアッド チャネル メモリを実行した場合、またはシングル チャネルではなくデュアル チャネル メモリを実行した場合に実際にパフォーマンスが向上しているかどうかを知りたい場合は、ベンチマークが唯一の解決策です。

これは、ゲームのパフォーマンスを把握できる 3D Mark や、利用可能なすべての CPU コアを使用する CPU 集中型のジョブの把握を提供する Cinebench などの総合ベンチマークです。

また、所要時間を計測したり、ビデオ ゲームのプレイ中にフレーム レートを確認したりすることで、現実世界のアプリケーションのパフォーマンスを測定することもできます。シングル チャネル モードでテストを実行し、次に RAM をデュアル チャネル モードに移動して、実際的な違いが生じるかどうかを確認します。そうは言っても、マルチチャネル モードで安定性に問題がある場合を除き、RAM スティックが 1 つしかない限り、最近のコンピュータをシングルチャネル モードで使用する理由はほとんどありません。