メモリーは2枚組が必須？シングルチャネルとデュアルチャネルで性能差を検証

PC初心者がゲーミングPC選びや自作PCのパーツ選びで、自作経験者に意見を求めると「メモリーがなんで1枚なの？2枚組でデュアルチャネルにするのは必須だよ。」というアドバイスを頂けることがある（価格コムとか）。

しかし、デュアルチャネルは本当に必須なのか？。実際にシングルチャネルと「性能の差」を検証して確かめることに。

シングルチャネルとデュアルチャネルとは？

まず基本の「キ」から解説。

最近のCPUのほとんどは、複数のメモリーを「並列化」することで、メモリーの帯域幅（=データの転送量）を2倍以上にブーストする技術に対応しています。

表にまとめるとこの通り。現時点で、メモリーのマルチチャネル技術は最大で8チャネルまで存在しており、6チャネル以上はごく一部のサーバー向けCPUで使用可能です。

ゲーミングPCや普通の自作PCで、もっぱら使われているのはデュアルチャネル（2チャネル）で、低予算なゲーミングPCや格安自作PCではシングルチャネルが採用されている傾向。

デュアルチャネルで期待できるメリット（効果）

では肝心の「期待できるメリット」について、PC初心者向けに分かりやすくイラストで図解してみる。

シングルチャネルはメモリー1枚だけで、CPUとデータのやり取りを行います。1秒間あたり8 GBのデータを転送できるメモリーなら、転送量は8 GB x1で合計8 GBと計算できる。

さて…、このメモリーの転送量は、言い換えると「蛇口の太さ」です。CPUが本当は16 GBくらいのデータをメモリーへ送ろうと思っても、蛇口は8 GBの太さしか無いので8 GBの速度でしかデータを送れない。

本当に必要なデータ転送量に対して、データの通り道（蛇口の太さ）が不足し、結果的にパソコンが本来の性能を出せなくなることがある。このことを「ボトルネック」と呼ぶ。

「ボトルネック」は様々なPCパーツの性能を押し下げることになり得る原因で、例えばグラフィックボードの足を引っ張ってフレームレートを出づらくしたり、ファイルの圧縮を遅くしたり…などなど。問題の原因になりやすい。

一方、デュアルチャネルは2枚のメモリーを使って、CPUとデータのやり取りを行う。1秒間あたり8 GBのデータを送れるメモリーなら、転送量は8 GB x2で合計16 GBと計算できる。

イメージとしては、太さが8 GBの蛇口を2本に増やすということ。一度に流せる水の量（データの量）をほぼ2倍にまで増やすため、パソコンが持っている本来の性能を出しやすい環境になる。

チャネルが多いほど蛇口の本数が増えるから、無駄なくデータを放水できるってイメージかな。

そういうこと。蛇口が狭すぎると、一度に送れる水の量が制限されて、性能が出ない要因に。

シングルチャネルとデュアルチャネルで性能比較

ここまでの解説で、理屈では「メモリーの転送量が少ないと、ボトルネックが発生して性能が出づらくなる。」ということが理解できたと思います。しかし問題は、本当に性能が低下するのか？…ということ。

確かめる方法はとてもシンプル。実際にシングルチャネルとデュアルチャネルを切り替えて、各種ベンチマークやゲーミングでどれくらい性能が変化するのかを計測してみるだけ、です。

検証に使ったPCスペック

検証に使うメインマシンは「ちもろぐ専用ベンチ機」です。

ボトルネックが出やすいように、あえてハイエンドなスペックにしました。CPUを4.9 GHzにオーバークロックし、グラフィックボードは今のところ「最強」のRTX 2080 Tiを使っている。

これだけハイスペックにしておけば、おそらくシングルチャネルの遅さが原因で性能低下が発生するはず。

1. Team ELITE（TED416G2400C16BK）
2. G.Skill SniperX（F4-3600C19D-16GSXWB）

検証に使ったDDR4メモリーは以上の2種類。

Team ELITE DDR4-2400 16GB x2

TeamGroup / DDR4-2400 / 16GB 2枚組

• Amazonで探す

シングルチャネルの検証は、この16GBメモリーで行います。

F4-3600C19D-16GSXWB

G.Skill / クロック : DDR4-3600 / タイミング : CL19 / チップ : SK Hynix / 保証 : 永久保証

• ドスパラ
• Amazonで探す

デュアルチャネルの検証は、G.Skillの8GBメモリーを2枚使う。合計16GBで揃えてあります。

メモリーの設定
シングルチャネル
デュアルチャネル

容量だけでなく、メモリーのクロック周波数とレイテンシの設定もほぼ同じ状態に調整した。これで純粋に、メモリのチャネルによる影響だけを検証できる。

メモリーの帯域幅（蛇口の太さ）を検証

実際にシングルチャネルからデュアルチャネルになると、どれくらいメモリーの帯域幅（蛇口の太さ）が変化するのか。SiSoft SandraとMaxxMEMというソフトで計測しておく。

SiSoft Sandraでメモリーの帯域幅を計測

• シングルチャネル

  14.25 GB/s

• デュアルチャネル

  23.58 GB/s

完全に2倍ではなく、約1.7倍くらいの帯域幅にスピードアップしています。

MaxxMEMでメモリーの帯域幅を計測

• シングルチャネル

  18.19 GB/s

• デュアルチャネル

  26.97 GB/s

MaxxMEMで計測すると、約1.5倍程度までスピードアップ。ただ、MaxxMEMは2014年以降、更新されていないソフトなので、もしかすると微妙に遅い結果が出ているかもしれない。

完全に「2倍速」にはならないんだね…。

チャネルが増えるほど帯域幅は伸びづらくなるから、妥当な伸び方です。

CPUの性能はどれくらい変化するか？

レンダリング速度

Cinebench R15はCPU用の定番ベンチマーク。CPUにレンダリングを実行させて、終わるまでに掛かった時間からスコアを算出する。CPUの持っている理論上の性能を最大限に引き出せるので、傾向が分かりやすい。

Cinebench R15 / マルチスレッド性能

• シングルチャネル

  1500 cb

• デュアルチャネル

  1589 cb

結果はこの通り。本心を言うと、ビックリです。まさかCinebench程度のベンチマークで、シングルチャネルの影響が出るとは思っていなかったので。

計算速度

Euler3Dは流体力学の計算をCPUに実行させることで、CPUの計算速度を計測するベンチマーク。単位はHz（ヘルツ : 1秒間あたりの計算回数）で示され、数値が大きいほど優秀です。

Euler3D Benchmark / 計算速度

• シングルチャネル

  5.375 Hz

• デュアルチャネル

  6.847 Hz

シングルチャネルの場合は、約5400回（秒あたり）の速度だったが、デュアルチャネルにすると一気に約6800回（秒あたり）にまで速度が跳ね上がりました。

約27%も性能アップしており、純粋な計算処理において、メモリーの帯域幅はかなり重要という示唆が得られました。

圧縮と解凍

7-Zipは非常に有名なフリー解凍ソフト。付属のベンチマークツールを使って、CPUの解凍と圧縮の処理スピードを計測する。単位はMIPSですが、スコアのようなものと思えばOK。

7-Zip Benchmark / 圧縮と解凍

• 圧縮

  27315 MIPS

• 解凍

  41095 MIPS

• 総合

  34205 MIPS

• 圧縮

  34854 MIPS

• 解凍

  41563 MIPS

• 総合

  38209 MIPS

シングルチャネルデュアルチャネル

結果はこの通りで、解凍はあまり変化しないが、圧縮の場合は20%近い性能アップを実現。圧縮はメモリーを大量に使うため、大きいファイルの圧縮ほど、メモリー帯域幅の影響を受けると思います。

動画エンコード

無料の動画エンコードソフトといえば「Handbrake」。このソフトを使って、1GBのアニメファイルをエンコードして、ログに残された「平均フレームレート」で性能の比較を行う。

Handbrake / x264（エンコード速度）

• シングルチャネル

  86.05 fps

• デュアルチャネル

  95.48 fps

処理が早い「x264」では、意外と大きい性能差が出ました。約11%も速度に違いが出ているのは驚き。

Handbrake / x265（エンコード速度）

• シングルチャネル

  48.74 fps

• デュアルチャネル

  49.53 fps

処理が遅くなる「x265」では、ほとんど同じ結果に。

Handbrakeだけでなく、無料の動画編集ソフト「Aviutl」を使った場合のエンコード速度も計測してみた。

Aviutl / x264（エンコード速度）

• シングルチャネル

  83.7 秒

• デュアルチャネル

  74.5 秒

やっぱり「x264」だと、デュアルチャネルの効果が大きいですね。10%くらい速くなっています。

Photoshop CC 2018

バッチファイルを使ってPhotoshop CC 2018を実際に動作させ、各処理に掛かった時間から総合スコアを割り出します。実測値に基づいたPhotoshopの動作検証が可能。

Photoshop CC 2018 / Benchmark

• 総合スコア

  876.8

• 一般処理

  88.1

• フィルター系

  82.9

• Photomerge処理

  96.4

• GPUスコア

  80.3

• 総合スコア

  884.4

• 一般処理

  78.1

• フィルター系

  93.2

• Photomerge処理

  99.6

• GPUスコア

  93.8

シングルチャネルデュアルチャネル

傾向としては、デュアルチャネルになると一般的な処理が遅くなって、メモリーを大量に消費するフィルター系とPhotomerge処理は大幅に高速化。GPU支援を受ける処理も大幅に速くなっている。

Photoshopのようなアプリケーションでも、メモリーの帯域幅は非常に重要だということが分かった。

ゲーミング性能はどれくらい変化するか？

FINAL FANTASY 14 : 紅蓮のリベレーター

メモリ	デュアルチャネル	シングルチャネル
結果
	20544	18971
性能差	+8.3%

比較的メモリーの性能に影響を受けやすいFF14では、約8%もの性能差が出現した。

FF14 : 紅蓮のリベレーター / 最高品質 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  136.0 fps

• デュアルチャネル

  151.6 fps

平均フレームレートを計測してみると、シングルチャネルとデュアルチャネルでキレイに差が出ているのが分かりやすい。フレームレートの違いは約11%ほど。

FINAL TANTASY XV

メモリ	デュアルチャネル	シングルチャネル
結果
	11357	9488
性能差	+19.7%

FF15は更にボトルネックが発生しており、デュアルチャネルにすると20%も性能が伸びてしまった。これはグラボのグレード間の性能を埋めてしまうほどの差です。

約9500点だと、だいたい1ランク下のRTX 2080と互角の性能ですから、ハイエンドなグラボを使うならメモリーのチャネル数はバカにできません。

FF15 : ベンチマーク / 高品質 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  92.9 fps

• デュアルチャネル

  112.1 fps

フレームレートを計測してグラフにすると、ハッキリと性能差が見て取れます。

Unigine Heaven

メモリ	デュアルチャネル	シングルチャネル
結果
	4524	4492
性能差	+0.7%

重量級のフルHD向けのベンチマーク「Unigine Heaven」では、あまり性能差は出なかった。このベンチマークはもしかすると、グラボ以外の影響を受けにくいように設計されている可能性があるのかも。

Cinebench OpenGL

メモリ	デュアルチャネル	シングルチャネル
結果
	177.9 fps	160.6 fps
性能差	+10.8%

Cinebench R15 / OpenGL処理

• シングルチャネル

  160.6 fps

• デュアルチャネル

  177.9 fps

CinebenchはCPUレンダリングだけでなく、グラボを使ったレンダリングもテストできる。検証してみると、性能差は約11%も出ました。恐ろしい。

CS:GO

プレイ画面	設定内容
マップ「Dust II」の外郭を1周した後、中央に移動

CS:GO / 最高画質 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  255.4 fps

• デュアルチャネル

  260.7 fps

CS:GOのようにフレームレートを叩き出しやすいゲームなら、ボトルネックは顕著に出やすいと推測していたが、実際に計測した結果はこの通り。

CS:GOはシングルチャネルの帯域幅でも、問題ないくらいに扱っているデータ量が少ないということですね。蛇口が狭くても間に合っている様子。

Rainbow Six Siege

プレイ画面	設定内容
付属のベンチマークを実行し、リザルトを記録

Rainbow Six Siege / 超高設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  271.0 fps

• デュアルチャネル

  280.3 fps

レインボーシックスシージでは、約3.4%と非常に少ない性能差に落ち着いた。レインボーシックスシージもCS:GOと同様、シングルチャネルで問題ないようです。

Overwatch

プレイ画面	設定内容
練習場にて1周ランニング

Overwatch / エピック設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  282.7 fps

• デュアルチャネル

  290.0 fps

オーバーウォッチは約2.6%の性能差。

さて、ここまでの軽いゲームを中心に検証してきた結果。軽いゲームはそれほどメモリーの帯域幅を必要としていない傾向が強いことが分かった。なので、次は重たいゲームを検証していく。

PUBG

プレイ画面	設定内容
トレーニングマップにて1周ランニング

PUBG / ウルトラ設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  177.4 fps

• デュアルチャネル

  230.0 fps

PUBGは想像以上にデュアルチャネルが効いており、シングルチャネルと比較してフレームレートは約30%も伸びるという驚愕の結果でした。

あまりにも性能差が出るので、システムを再起動してから検証し直すなど、念を入れてみたが結果は変わらずだった。PUBGはメモリーがかなり大事ということです。

黒い砂漠

プレイ画面	設定内容
都市カルフェオンの内部と近郊を馬でスプリント移動

黒い砂漠 / リマスター画質 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  95.3 fps

• デュアルチャネル

  112.2 fps

重量級のMMORPG「黒い砂漠」のリマスター画質（2番目に重たい設定）にて検証。約18%の性能差が出ました。やはり…重たいゲームだとデュアルチャネルは効果てきめんですね。

DOOM

プレイ画面	設定内容
マップ「UAC」にて序盤プレイ

DOOM / ウルトラ設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  145.3 fps

• デュアルチャネル

  158.3 fps

DOOMは約9%の性能差に留まった。

Grand Theft Auto V

プレイ画面	設定内容
トレバーの自宅からビル街まで車で移動

Grand Theft Auto V / 最高設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  89.0 fps

• デュアルチャネル

  106.7 fps

GTA Vは約20%と、大きな性能差が出現。

モンスターハンターワールド

プレイ画面	設定内容
マップ「古代樹の森」にて、スポーン位置から樹木中心まで移動

モンスターハンターワールド / 最高設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  86.7 fps

• デュアルチャネル

  107.4 fps

非常に重たい動作のモンスターハンターワールドは、見ての通りかなり大きな性能差が出た。約24%もの差が出ており、デュアルチャネルの効果がしっかりと出ている。

Rise of the Tomb Raider

プレイ画面	設定内容
付属ベンチマークを「最高」設定で実行

Rise of the Tomb Raider / 最高設定 / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  118.9 fps

• デュアルチャネル

  144.9 fps

トゥームレイダーは約22%の性能差。アンチエイリアシング（AA）や異方性フィルタリングをガッツリと入れているとほど、メモリーの使用量は増え、結果的に帯域幅がボトルネックになりやすい傾向ですね。

Witcher 3

プレイ画面	設定内容
場所は分からんが、とある村の周辺をグルリと1周ウォーキング

Witcher 3 / 最高設定（HairWorks無し） / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  160.4 fps

• デュアルチャネル

  192.2 fps

NVIDIA HairWorks（=異様に重たい設定）を無効化して計測。それでも、約20%のボトルネックがしっかりと出てしまった。

マインクラフト

プレイ画面	設定内容
クリエイティブモードで筆者作のマップを360°見渡す

マインクラフト / 描画 : 32チャンク / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  149.3 fps

• デュアルチャネル

  170.2 fps

描画チャンクは「32」、許容メモリーは「4GB」に設定。Optifineは導入済み。シェーダーを一切入れず、チャンクを100%フルロードした状態でフレームレートを計測する。

すると、しっかりとボトルネックが発生します。意外な事実ですが、マインクラフトは見た目よりずっと負荷の大きいゲームです。特に32チャンクのフルロードはAAA級ゲームに決して劣らない重さになる。

ここにKUDAなど、有名なシェーダーを入れると一気に平均30fpsに下落するが、今回の目的はボトルネックを確認することなので、シェーダーは検証しません。

平均パフォーマンス

平均性能 / グラボ : RTX 2080 Ti / 1920 x 1080

• シングルチャネル

  159.9 fps

• デュアルチャネル

  178.3 fps

ここまでの検証結果を平均化すると、シングルチャネルとデュアルチャネルの性能差は「約11.5%」で確定です。

さすが「RTX 2080 Ti」。GTX 1060程度ならデュアルチャネルにしても性能差は微々たるモノですが、最強クラスのグラボが相手なら、デュアルチャネルの効果は非常に大きい。

思ってたよりずっとメモリの2枚挿しで効くんだね。う～ん…、やっぱケチらずに2枚組にしておこうかな。

マザーボードのメモリースロットが2枚しか無い。など、特殊な事情がないならデュアルチャネル推奨ですね。

まとめ：特に理由が無いなら「デュアルチャネル」でOK

シングルチャネルとデュアルチャネルの性能差は大きい

同じCore i7 8086K（@4.9 GHz）でメモリー容量も16 GBで同じでも、メモリーが1枚か2枚かの違いがここまでCPU性能に影響を与えることが判明した。

特にメモリーをよく使う処理において、帯域幅が2倍（実際には1.5～1.7倍）になるデュアルチャネルの効果は決して無視できないです。

• 「とは言っても、動画エンコードが+1割でしょ？」

そう感じる人は少なからずいるかもしれませんが、メモリーを2枚にするだけで1割も性能が上がると考えれば安い。

例えば、4 GHzで動くCPUで1割の性能アップを狙うなら、単純に言えば4.4 GHzにオーバークロックする必要がある。その分、CPUクーラーにコストを掛ける必要も出てくる。

大抵の場合、優秀なCPUクーラーを買うコストより、メモリーを単品買いではなく2枚セットで買うほうがコストは安い。よって、特に理由がないならデュアルチャネルで間違いない。

このように2枚セットの方が安い場合もある。

メモリーによっては、1枚セットより2枚セットの方がなぜか安い場合もあります。

ハイエンドグラボを使うならデュアルチャネルは「必須」

検証に使った「MSI RTX 2080 Ti Gaming X Trio」

検証に使ったグラフィックボードは、（検証を行った時点では）最強の性能を誇る「RTX 2080 Ti」を使った。結果として、デュアルチャネルの効果が非常に大きいことが判明。

特にテクスチャの読み込みが多く、アンチエイリアシングもがっつり掛かっている「重たいゲーム」において、デュアルチャネルによる帯域幅の増幅は効果てきめんでした。

FF15、モンスターハンターワールド、トゥームレイダーで20%強の性能アップ。PUBGに至っては30%近い性能アップを果たしており、グラボのグレード差を埋める勢いです。

というわけで、ハイエンドなグラフィックボードを使う予定なら、メモリーは必ずデュアルチャネルにしたい。ただ、高いグラボにメモリ1枚で組む人は稀だと思うので、言うまでもない…といった感じですよね。

デュアルチャネルにしなくても良い「特殊な事情」とは？

基本的に、パソコンを選ぶ場合はメモリーが2枚挿し込んである構成が常識ですが、場合によってはあえてシングルチャネル（1枚のみ）で組むことはある。

たとえば…

• 「格安PCを組みたいが、メモリーを後から増設するかも。」
• 「とにかく予算重視の格安PCで、ゲームやエンコードはしない。」

といった場合ですね。

低予算でパソコンを選ぶと、マザーボードにメモリースロットが2本しか無いことが多い。そのため、拡張性を重視してあえて1本空けておく事例。

自作の場合だと、デュアルチャネルにしたいけど後からメモリー容量がもっと欲しくなった時にそなえて、1本空けておいて今はシングルチャネルで続行。などなど。

今回の検証で確認した通り、基本的にメモリーチャネル由来のボトルネックは、高性能なCPUやグラボを使っている時に起こりやすい。

逆に言えば、CPUがCeleronやPentiumで、グラボがGTX 1050 TiやRX 570程度なら、体感できるほどの性能差はまず出ない。

今は16GB買う余裕ないから、8GB1枚で済ませておく。という場合ならOKって感じなのね。

そういうこと～。

というわけで、記事序盤の一文「しかし、デュアルチャネルは本当に必須なのか？。」に対する答えは「基本的には必須。」で決まりですね。

以上「メモリーは2枚組が必須？シングルチャネルとデュアルチャネルで性能差を検証」でした。

筆者がおすすめする「DDR4メモリー」まとめ

【2018年版】おすすめな「DDR4メモリー」を7枚まとめ

筆者から見て、おすすめできるDDR4メモリーはこちらの記事を参考にどうぞ。数多あるDDR4メモリーの中から、7品に絞り込んでいるので、初心者でも選びやすいと思います。