Что такое двухранговая память?

Ранг (Rank) оперативной памяти — параметр, который часто игнорируют при сборке ПК или сервера. А зря: от него зависит, выжмете вы из платформы все соки или оставите 5–10% производительности «на столе». Разберёмся, что такое ранг, как его определить и почему он критичен при подборе серверной конфигурации.

Если вы планируете купить сервер и хотите грамотно подобрать память — эта статья поможет разобраться с Rank и не переплатить за то, что платформа не утилизирует.

Коротко об оперативной памяти

RAM — промежуточное звено между процессором и накопителем. Процессор не работает с SSD напрямую: он загружает данные в оперативку, обрабатывает их там и выгружает обратно. Память энергозависимая — при отключении питания всё содержимое обнуляется. Именно поэтому ОЗУ быстрое: никаких флеш-ячеек с их задержками, только конденсаторы и транзисторы.

При подборе ОЗУ смотрят на четыре вещи:

1. Объём. Сколько данных поместится в памяти одновременно. Для рабочих станций хватает 32–64 ГБ, серверам под виртуализацию нужно 256 ГБ и выше.
2. Поколение. DDR4 по-прежнему живёт в бюджетных сборках, но новые платформы (Intel Xeon Scalable 5-го поколения, AMD EPYC 9005) работают исключительно с DDR5. Пропускная способность DDR5 стартует с 4800 MT/s и доходит до 6400 MT/s в серверных модулях.
3. Тайминги. Задержка между запросом данных и их получением, измеряется в тактах (CL). Чем ниже — тем лучше, но на практике разница между CL30 и CL36 у DDR5 заметна только в бенчмарках.
4. Ранг (Rank). Тот самый параметр, ради которого мы здесь.

RAM выделяется следующими параметрами:

• тактовой частотой – скоростью осуществления операций в МГц;
• объемом сохраняемых сведений в ГБ;
• пропускными возможностями – максимальным объемом данных в Мбит/с;
• таймингом – задержкой между тактами;
• количеством каналов, позволяющих значительно увеличить мощность ОЗУ;
• ЕСС – режимом исправления ошибок в узлах серверов;
• XMP-профилем – умной системой для разгона.
  Все перечисленные характеристики влияют на скорость работы системы. Но есть ещё один параметр, про который забывают даже опытные сборщики: ранг памяти. Грамотный выбор ранга способен дать прибавку 5–10% к производительности подсистемы памяти — без доплаты за более дорогие модули

Что такое ранг?

В сети часто пишут, что ранг — это расположение чипов на плате: с одной стороны — одноранговая, с двух сторон — двухранговая. Это миф. Физическое размещение микросхем к рангу отношения не имеет.

Rank — это логический блок шириной 64 бита (или 72 бита для ECC-модулей), составленный из группы чипов памяти. Один такой блок — один ранг. Два блока на одном модуле DIMM — двухранговая память. Чипы при этом могут стоять как угодно: хоть все на одной стороне платы.

Все ранги в модуле делят один физический канал и обращаются к контроллеру памяти процессора по очереди (чередование — interleaving). У каждого контроллера есть лимит по количеству рангов на канал. Например, Intel Xeon Scalable 5-го поколения (Granite Rapids) поддерживает до 8 рангов на канал в конфигурации 1DPC (один DIMM на канал). Превысите лимит — система либо не стартует, либо принудительно снизит частоту. Если вы не уверены, какой именно процессор стоит в вашем сервере, воспользуйтесь инструкцией как узнать, какой процессор установлен на сервере — и только после этого проверяйте совместимость с модулями памяти.

Ранг указан на наклейке модуля. Формат маркировки у разных вендоров отличается, но логика общая:

• Crucial, Samsung, SK hynix: цифра + R + ширина чипа. Пример: 2Rx8 — двухранговый модуль с 8-битными чипами. 1Rx16 — одноранговый с 16-битными.
• Kingston: буква в парт-номере. S (Single) — 1 ранг, D (Dual) — 2 ранга, Q (Quad) — 4 ранга.

Прибавка от дополнительного ранга — 5–10% в задачах, чувствительных к пропускной способности памяти. Но эффект раскрывается только в связке с процессором, умеющим эффективно чередовать обращения к рангам, и с платой, не ограничивающей частоту при установке многоранговых модулей.

Одноранговые модули, в свою очередь, проще в разгоне — меньше нагрузка на контроллер, стабильнее работа на повышенных частотах.

По ёмкости: одноранговые DDR5-модули выпускаются объёмом до 48 ГБ (на чипах 16 Гбит), двухранговые DDR5 — до 96 ГБ. В серверном сегменте четырёхранговые RDIMM DDR5 доступны на 128 ГБ, а восьмиканальные конфигурации EPYC 9005 позволяют набрать до 1,5 ТБ на сокет.

Отличие серверной памяти от пользовательской

Серверы оперируют терабайтами данных и работают без перезагрузок месяцами. Здесь rank — не опция, а необходимость. Типичная серверная конфигурация: минимум 8 рангов на процессор (для EPYC 9004/9005 — до 24 рангов на контроллер в режиме 2DPC).

Если вы хотите глубже разобраться в теме, рекомендуем изучить серверную оперативную память: особенности и типы. Здесь же остановимся на ключевых отличиях серверной памяти от десктопной:

ECC (Error-Correcting Code). К стандартным 64 битам данных добавляются 8 бит контрольной суммы — итого 72 бита на ранг. Это позволяет на лету исправлять однобитные ошибки и детектировать двухбитные. Для сервера, работающего 24/7, битовая ошибка в памяти — это не синий экран на рабочей станции, а потенциально повреждённая база данных или крах виртуальной машины.

Регистровая память (RDIMM). Между контроллером памяти и чипами стоит регистр (буфер), который снимает электрическую нагрузку с шины. За счёт этого на один канал можно повесить больше модулей. Побочный эффект — регистр добавляет один такт задержки и греется, что требует хорошего обдува в корпусе сервера.

LR-DIMM (Load-Reduced). Продвинутая версия RDIMM с буфером данных, а не только адресов/команд. Позволяет ставить 4- и 8-ранговые модули без снижения частоты. Используется для конфигураций с огромным объёмом ОЗУ — 2–4 ТБ на сервер.

Золотое правило: не смешивайте типы. ECC Unbuffered, RDIMM и LR-DIMM — взаимоисключающие. Поставите в один сервер RDIMM и LR-DIMM — система не стартует.

Почему двухранговая память лучше?

Двухранговый модуль обгоняет одноранговый на 5–10% в задачах, упирающихся в пропускную способность памяти. Причина — контроллер чередует обращения к двум рангам (rank interleaving), пока один ранг занят — второй уже принимает запрос. Похоже на двухполосную дорогу вместо однополосной.

Где это заметно: виртуализация (подробнее о требованиях к памяти читайте в материале сколько железа нужно для виртуализации на Proxmox), рендеринг, работа с базами данных, компиляция крупных проектов. В играх разница обычно укладывается в 2–3 FPS — если GPU не является узким местом.

Условие: остальное железо не должно тормозить систему. Двухранговая DDR5-5600 с процессором AMD Ryzen 9000 серии или Intel Core Ultra 200 раскроется полностью, а в связке с бюджетным чипсетом и медленным SSD — разницу вы не почувствуете.

Преимущества одноранговой RAM

Одноранговые модули выигрывают в трёх сценариях:

• Разгон. Меньше рангов — меньше нагрузка на контроллер — стабильнее работа на высоких частотах. Одноранговая DDR5 разгоняется до 8000–8400 MT/s на чипах SK hynix A-die (серия Kingston Fury Renegade, G.Skill Trident Z5). Двухранговые модули на тех же чипах упираются в 7200–7600 MT/s.
• Цена. Одноранговые модули дешевле при том же объёме (до определённого порога — выше 48 ГБ одноранговые DDR5 не выпускают).
• Совместимость. Меньше рангов — проще для контроллера, выше шанс работы на заявленной частоте без танцев с XMP/EXPO-профилями.

По чипам: SK hynix (A-die, M-die) и Samsung (B-die для DDR4, позже — M-die для DDR5) — лидеры по разгонному потенциалу. Модули на Micron (не «Macron», как иногда пишут) тоже разгоняются, но с меньшим запасом.

По каким критериям отличают ранги?

Как узнать ранг модуля, если маркировка стёрлась или её нет:

• Программно: CPU-Z (вкладка SPD), HWiNFO64, AIDA64 — покажут Rank и ширину чипов.
• По парт-номеру: вбейте номер с наклейки в поисковик или на сайт производителя. В даташите ранг указан всегда.
• По количеству чипов: посчитайте микросхемы на плате. 8 штук × 8 бит = 64 бита = 1 ранг. 16 штук × 8 бит = 2 ранга. Для ECC: 9 чипов × 8 бит = 72 бита = 1 ранг.

Термин «rank» стандартизирован JEDEC (организация, задающая стандарты для полупроводниковой памяти). Это не маркетинговое изобретение — ранг описывает реальную архитектуру модуля.

Как ширина чипа влияет на ранг — на конкретных примерах:

Отсюда простая арифметика: модуль с 18 чипами x8 — это уже 2 ранга (18 × 8 = 144 бита = 2 × 72). Чипы x4 чаще встречаются в серверных модулях большой ёмкости, x8 — в десктопных и стандартных серверных RDIMM.

Многоранговый модуль — это, по сути, несколько логических DIMM в одном физическом корпусе. Четырёхранговый RDIMM на 128 ГБ заменяет четыре одноранговых по 32 ГБ, экономя слоты.

Но у контроллера памяти есть лимит рангов на канал. Пример расчёта для сервера с 4 слотами и лимитом 8 рангов на контроллер:

• 4 × одноранговых = 4 ранга. Запас есть, частота не снижается.
• 4 × двухранговых = 8 рангов. Лимит достигнут, работает штатно.
• 2 × четырёхранговых = 8 рангов. Тот же результат, но 2 слота остаются свободными.
• 4 × четырёхранговых = 16 рангов. Превышение — система снизит частоту или откажется стартовать.

Практический совет: перед покупкой памяти для сервера откройте Memory Population Guide из документации к вашей платформе. Там расписаны допустимые комбинации с точностью до слота.

Добавление рангов увеличивает плотность памяти на канал и даёт прирост пропускной способности за счёт interleaving. Обратная сторона: чем больше рангов на канал, тем выше электрическая нагрузка на шину. Контроллер вынужден снижать частоту, чтобы сохранить стабильность сигнала. У RDIMM этот эффект смягчается регистром, у LR-DIMM — ещё сильнее за счёт полной буферизации данных.

Если после прочтения остались вопросы по конфигурации памяти — инженеры Ittelo помогут подобрать модули под конкретную серверную платформу. Рассчитают допустимую ранговость, проверят совместимость с вашим процессором и подскажут, где разумно сэкономить, а где экономия обойдётся дороже.