Kako saznati frekvenciju RAM-a. Pogledajte što je "DRAM" u drugim rječnicima Čitajte pristupni protokol

U prethodnom odjeljku vidjeli smo da DRAM čipuje multipleksne adrese radi uštede resursa. Također smo vidjeli da je za pristup DRAM ćelijama potrebno vrijeme jer se kondenzatori u tim ćelijama prazne na način koji ne proizvodi odmah stabilan signal. Također smo vidjeli da se DRAM ćelije moraju ponovno puniti. Sada je vrijeme da sve saberemo i vidimo kako ti čimbenici određuju pojedinosti pristupa DRAM-u.

Usredotočit ćemo se na Moderna tehnologija, nećemo raspravljati o asinkronom DRAM-u i njegovim varijantama, jer su nebitne. Čitateljima koje zanima ova tema upućujemo i. O Rambus DRAM-u (RDRAM) također nećemo govoriti, iako ova tehnologija nije zastarjela. Samo se ne koristi široko memorija sustava. Fokusirati ćemo se isključivo na sinkroni DRAM (SDRAM - Synchronous DRAM) i njegovog nasljednika Double Data Rate DRAM (DDR).

Sinkroni DRAM, kao što mu ime govori, radi na izvoru vremena. Memorijski kontroler ima generator takta, čija frekvencija određuje frekvenciju sistemske sabirnice (FSB - Front Side Bus) - sučelja memorijskog kontrolera koje koriste DRAM čipovi. U vrijeme pisanja ovog teksta u upotrebi su frekvencije od 800MHz, 1066MHz, pa čak i 1333MHz, a za sljedeću generaciju najavljeno je 1600MHz. To ne znači da je frekvencija sabirnice stvarno visoka. Umjesto toga, podaci se prenose dva ili četiri puta u jednom taktu. Veliki brojevi bolje prodaje, pa proizvođači reklamiraju sabirnicu od 200MHz s četverostrukim brzinama prijenosa podataka kao "efektivnu" sabirnicu od 800MHz.

Danas je za SDRAM jedan prijenos podataka 64 bita - 8 bajtova. Stoga je brzina prijenosa podataka za FSB 8 bajtova puta efektivna frekvencija sabirnice (6,4 Gb/s za sabirnicu od 200 MHz s četverostrukom brzinom prijenosa podataka). Čini se puno, ali ovo je vršna brzina, maksimum koji se ne može prijeći. Kao što ćemo vidjeti, komunikacijski protokol s RAM modulom pretpostavlja da postoji mnogo vremenskih razdoblja kada se podaci ne prenose. Upravo su to vremenski periodi koje moramo naučiti razumjeti i minimizirati kako bismo postigli najbolji učinak.

2.2.1 Protokol pristupa čitanju

Slika 2.8: Vremenski dijagram protokola pristupa čitanju SDRAM-a

Slika 2.8 prikazuje aktivnost na nekim od izlaza DRAM modula, koji se mogu podijeliti u tri faze, koje su na slici različito obojene. Kao i obično, vrijeme teče s lijeva na desno. Mnogi detalji su izostavljeni. Ovdje govorimo samo o taktovima sabirnica, RAS i CAS signalima te adresnim i podatkovnim sabirnicama. Ciklus čitanja počinje tako da memorijski kontroler šalje adresu retka duž adresne sabirnice i snižava razinu RAS signala. Svi se signali očitavaju dok signal sata (CLK) raste, tako da nije važno ako signali nisu točno pravokutnog valnog oblika - sve dok su stabilni kada se počnu očitavati. Postavljanje adrese reda uzrokuje da RAM čip zaključa red adrese.

CAS signal se može poslati preko t RCD (RAS-to-CAS odgode) ciklusa sata. Zatim se adresa stupca prenosi preko adresne sabirnice i smanjuje se razina CAS signala. Ovdje vidimo kako se dva dijela adrese (gotovo polovica) mogu prenijeti preko iste adresne sabirnice.

Konačno, adresiranje je završeno i podaci se mogu prenijeti. RAM čipu treba neko vrijeme da to pripremi. To se kašnjenje obično naziva CAS kašnjenje (CL). Na slici 2.8 jednak je 2. Može biti veći ili manji, ovisno o kvaliteti memorijskog kontrolera, matične ploče i DRAM modula. Može uzeti i polovične vrijednosti. S CL=2,5, prvi podaci će se početi slati pri prvom padu signala takta u plavom području.

Uz sve ove pripreme, bilo bi rasitno prenijeti samo jednu riječ podataka. Zbog toga DRAM moduli omogućuju memorijskom kontroleru da postavi količinu prenesenih podataka. Obično je izbor između 2, 4 ili 8 riječi. To omogućuje popunjavanje cijelih redova predmemorije bez novog RAS/CAS niza. Memorijski kontroler također može poslati CAS signal bez odabira novog reda. Na ovaj način možete puno brže čitati ili pisati sekvencijalne memorijske adrese, zbog činjenice da ne morate slati RAS signal i deaktivirati liniju (vidi dolje). Memorijski kontroler mora odlučiti hoće li niz držati "otvorenim". Teoretski, ako ga držite otvorenim cijelo vrijeme, to bi moglo imati negativne posljedice postojeće aplikacije(cm.). Kada poslati novi signal CAS - određeno svojstvom Command Rate modula RAM (obično označeno kao T x, Gdje x ova vrijednost je poput 1 ili 2, bit će 1 za DRAM module visokih performansi koji prihvaćaju nove naredbe svaki ciklus).

U ovom primjeru, SDRAM daje jednu riječ po ciklusu. To je ono što prva generacija može. DDR može prenijeti dvije riječi po ciklusu. Ovo smanjuje vrijeme prijenosa, ali ne mijenja latenciju. U principu, DDR2 radi isto, iako u praksi izgleda drugačije. Ovdje ne treba ići u detalje. Dovoljno je primijetiti da se DDR2 može učiniti bržim, jeftinijim, pouzdanijim i energetski učinkovitijim (pogledajte za više detalja).

2.2.2 Prethodno punjenje i aktivacija

Slika 2.8 ne pokriva cijeli ciklus. Prikazuje samo dio kompletnog ciklusa pristupa DRAM-u. Prije slanja novog RAS signala, trenutno odabrana linija mora biti deaktivirana i nova linija mora biti naplaćena. Ovdje se možemo koncentrirati na slučaj kada se to radi eksplicitnom naredbom. Postoje poboljšanja protokola koja u nekim slučajevima eliminiraju ovaj dodatni korak. Međutim, kašnjenje uzrokovano punjenjem i dalje utječe na rad.

Slika 2.9: SDRAM prethodno punjenje i aktivacija

Slika 2.9 prikazuje aktivnost koja počinje od jednog CAS signala i završava sa CAS signalom za drugu liniju. Podaci koje zahtijeva prvi CAS signal pojavljuju se kao i prije kroz CL cikluse. Ovaj primjer zahtijeva dvije riječi kojima su potrebna dva ciklusa za prijenos u SDRAM. Možete zamisliti četiri riječi na DDR čipu.

Čak i na DRAM modulima s brzinom naredbe 1, naredba za prethodno punjenje ne može se izdati odmah. Morate pričekati dok se podaci prenose. U našem slučaju to su dva ciklusa. Ispada isto kao CL, ali to je samo slučajnost. Precharge signal nema posebnu namjensku liniju. Umjesto toga, neke implementacije istovremeno koriste niže razine omogućenog pisanja (WE) i RAS. Ova kombinacija sama po sebi nema značenje (pogledajte detalje kodiranja u ).

Nakon izdavanja naredbe za prethodno punjenje, potrebno je pričekati t RP (vrijeme prethodnog punjenja reda) ciklusa prije nego što se red može odabrati. Na slici 2.9 većina ovog vremena (ljubičasto) preklapa se s prijenosom podataka (svijetloplavo). Ovo je dobro! Ali t RP je duži od vremena prijenosa podataka, pa sljedeći RAS signal kasni za jedan ciklus.

Ako bismo nastavili vremensku os u dijagramu, ustanovili bismo da sljedeći prijenos podataka počinje 5 ciklusa nakon završetka tekućeg. To znači da se sabirnica podataka koristi u samo dva ciklusa od sedam. Pomnožite to s brzinom FSB-a i teoretskih 6,4 Gb/s na sabirnici od 800 MHz postaje 1,8 Gb/s. To je loše i treba ga izbjegavati. Tehnike opisane u 6. poglavlju pomoći će vam povećati tu brzinu. Ali programer mora pokušati za ovo.

Postoji još jedna vremenska konstanta za SDRAM module o kojoj nismo raspravljali. Na slici 2.9 naredba za pretpunjenje ograničena je samo vremenom prijenosa podataka. Još jedno ograničenje je da SDRAM modulu treba vrijeme nakon RAS signala prije nego što može napuniti drugi red (ovo vrijeme je označeno kao tRAS). Ovaj broj je obično prilično visok, dva ili tri puta veći od tRP vrijednosti. Ovo je problem ako nakon RAS signala slijedi samo jedan CAS signal i prijenos podataka završava nakon nekoliko ciklusa. Na slici 2.9 pretpostavimo da prvom CAS signalu neposredno prethodi RAS signal i t RAS je jednako 8 ciklusa. Tada se naredba za predpunjenje mora odgoditi za jedan ciklus, budući da je zbroj t RCD, CL i t RP (budući da je veći od vremena prijenosa podataka) samo 7 ciklusa.

DDR moduli se često opisuju pomoću posebne oznake: w-x-y-z-T. Na primjer: 2-3-2-8-T1. To znači:

w	2	CAS kašnjenje (CL)
x	3	Kašnjenje RAS-CAS (t RCD)
g	2	RAS pretplata (tRP)
z	8	Odgoda aktivnog do punjenja (t RAS)
T	T1	Command Rate

Postoji mnogo više vremenskih konstanti koje utječu na to kako se naredbe trebaju izdavati i izvršavati. Ali u praksi je ovih pet konstanti dovoljno za određivanje performansi modula.

Ponekad je korisno znati ove informacije o računalu koje koristite kako biste ispravno protumačili određena mjerenja. Svakako je korisno znati ove pojedinosti kada kupujete računalo, jer su oni, uz FSB i SDRAM brzine, neki od najvažnijih čimbenika koji određuju performanse računala.

Avanturistički čitatelj također može pokušati prilagoditi sustav. Ponekad vam BIOS dopušta promjenu nekih ili svih ovih vrijednosti. SDRAM moduli imaju programibilne registre gdje se te vrijednosti mogu postaviti. Obično će BIOS odabrati najbolju zadanu vrijednost. Ako RAM modul Visoka kvaliteta, onda je moguće smanjiti jedno od kašnjenja bez utjecaja na stabilnost računala. Brojne overclocking stranice na Internetu nude gomilu dokumentacije o tome. Učinite to na vlastitu odgovornost i rizik, ali nemojte kasnije reći da niste bili upozoreni.

2.2.3 Ponovno punjenje

Tema koja se najčešće zanemaruje kada se razmatra pristup DRAM-u je ponovno punjenje. Kao što je prikazano u Odjeljku 2.1.2, DRAM ćelije moraju se stalno osvježavati. I to se ne događa nezapaženo od strane ostatka sustava. Kada je niz prenaplaćen (ovdje je mjerna jedinica niz (vidi), iako druga literatura navodi drugačije), ne može mu se pristupiti. Studija pokazuje da "iznenađujuće, ponovno punjenje DRAM-a može imati dramatičan utjecaj na performanse."

Prema specifikaciji JEDEC-a (Joint Electron Device Engineering Council), svaka DRAM ćelija mora se puniti svakih 64 ms. Ako DRAM polje ima 8192 reda, to znači da memorijski kontroler mora poslati naredbu za ponovno punjenje u prosjeku svakih 7,8125 mikrosekundi (ove naredbe mogu biti u redu čekanja i tako u praksi maksimalni interval između njih dvije može biti veći). Kontroler memorije je odgovoran za upravljanje rasporedom naredbi za ponovno punjenje. DRAM modul pamti adresu zadnjeg ponovno učitanog retka i automatski povećava brojač adrese za svaku novu instrukciju.

Programator ima mali utjecaj na ponovno punjenje i vrijeme u kojem se te naredbe daju. Ali važno je imati ovaj dio životni ciklus DRAM se ima na umu pri tumačenju mjerenja. Ako iz stringa treba pročitati važnu riječ, a string se u tom trenutku puni, procesor može dosta dugo biti u stanju mirovanja. Koliko dugo traje punjenje ovisi o DRAM modulu.

2.2.4 Vrste memorije

Vrijedno je posvetiti malo vremena opisivanju postojećih vrsta memorije i njihovih najbližih nasljednika. Počet ćemo sa SDR (Single Data Rate) SDRAM, budući da su oni osnova za DDR (Double Data Rate) SDRAM. SDR-ovi su bili vrlo jednostavni. Brzina memorijskih ćelija i prijenosa podataka bila je ista.

Slika 2.10: SDR SDRAM operacije

Na slici 2.10, DRAM memorijska ćelija može ispisati memorijski sadržaj istom brzinom kojom se prenosi kroz memorijsku sabirnicu. Ako DRAM ćelija može raditi na 100 MHz, tada će brzina prijenosa podataka sabirnice biti 100 MB/s. Frekvencija f isti je za sve komponente. Podići propusnost DRAM čip je skup jer se potrošnja energije povećava s frekvencijom. S obzirom na ogroman broj ćelija, ovo je nemoguće skupo. ( Potrošnja energije = dinamički kapacitet × napon 2 × frekvencija). Zapravo, to je još veći problem, budući da povećanje frekvencije zahtijeva i povećanje napona kako bi se održala stabilnost sustava. U DDR SDRAM-u (kasnije nazvanom DDR1), propusnost je povećana bez povećanja uključenih frekvencija.

Slika 2.11: DDR1 SDRAM operacije

Razlika između SDR i DDR1, kao što se može vidjeti na slici 2.11 i razumljivo iz naziva, je u tome što se u jednom ciklusu prenosi dvostruka količina podataka. To jest, DDR1 čip može prenositi podatke kako se razina signala povećava i smanjuje. Ovo se ponekad naziva guma s "dvostrukom pumpom". Kako bi se to omogućilo bez povećanja frekvencije niza memorijskih ćelija, koristi se međuspremnik. Međuspremnik pohranjuje dva bita po liniji podataka. To pak zahtijeva da polje ćelija na slici 2.7 ima dvolinijsku sabirnicu podataka. Implementacija ovoga je trivijalna: trebate koristiti istu adresu stupca za dvije DRAM ćelije i pristupati im paralelno. Promjene u nizu ćelija bit će minimalne.

SDR DRAM-ovi su bili poznati jednostavno po svojoj frekvenciji (npr. PC100 za 100MHz SDR). Kako bi poboljšali zvuk DDR1 DRAM-a, trgovci su morali promijeniti ovaj sklop, jer se frekvencija nije promijenila. Usvojili su naziv koji sadrži brzinu bajtova koju podržava DDR modul (ima 64-bitnu sabirnicu):

100MHz × 64bit × 2 = 1600Mb/s

Stoga se 100MHz DDR modul naziva PC1600. S 1600 > 100 svi marketinški zahtjevi su ispunjeni - zvuči puno bolje, iako je stvarno poboljšanje samo dvostruko. ( Razumio bih da su udvostručili, inače bi brojke bile prenapuhane.}

Slika 2.12: DDR2 SDRAM operacije

Kako biste dobili još više od tehnologije, DDR2 uključuje još nekoliko inovacija. Najočitija promjena, kao što se može vidjeti na slici 2.1, je udvostručenje frekvencije sabirnice. Udvostručenje frekvencije znači udvostručenje propusnosti. Budući da udvostručenje frekvencije nije ekonomski izvedivo za niz ćelija, I/O međuspremnik sada mora primiti četiri bita po ciklusu, koje zatim prenosi preko sabirnice. To znači da su promjene na DDR2 modulu usmjerene na povećanje brzine DIMM I/O međuspremnika. Definitivno je moguće i ne zahtijeva značajno više snage - to je samo jedna mala komponenta, a ne cijeli modul. Naziv koji su marketinški stručnjaci smislili za DDR2 sličan je nazivu za DDR1, samo što je u izračunavanju vrijednosti množitelj dva zamijenjen četirima (sada imamo sabirnicu s “četverostrukim pumpanjem”). Slika 2.13 prikazuje nazive modula koji se danas koriste.

Frekvencija niz	Frekvencija gume	Ubrzati podaci	Ime (ubrzati)	Ime (FSB)
133MHz	266MHz	4256 Mb/s	PC2-4200	DDR2-533
166MHz	333MHz	5312 Mb/s	PC2-5300	DDR2-667
200MHz	400MHz	6400 Mb/s	PC2-6400	DDR2-800
250MHz	500MHz	8000Mb/s	PC2-8000	DDR2-1000
266MHz	533MHz	8512 Mb/s	PC2-8500	DDR2-1066

Slika 2.13: Imena DDR2 modula

Postoji još jedan trik u imenu. FSB brzina koju koristi CPU matična ploča a DRAM modulom izražava se u smislu "efektivne" frekvencije. To jest, množi se s 2 zbog činjenice da se prijenos podataka događa kako se razina signala generatora takta povećava i smanjuje, a broj se povećava. Dakle, modul od 133MHz sa sabirnicom od 266MHz ima FSB "frekvenciju" od 533MHz.

DDR3 specifikacija (prava, ne GDDR3 koja se koristi u grafičke kartice) podrazumijeva daljnje promjene koje nastavljaju logiku prelaska na DDR2. Napon će se smanjiti s 1,8 V za DDR2 na 1,5 V za DDR3. Budući da je potrošnja energije proporcionalna kvadratu napona, samo ovo daje poboljšanje od 30%. Dodajte smanjenje čipova i druga električna poboljšanja i DDR3 može trošiti upola manje energije pri istoj frekvenciji. I na višoj frekvenciji možete proći s istom količinom. Ili možete udvostručiti kapacitet za istu količinu toplinske snage.

Niz ćelija DDR3 modula radit će na četvrtini brzine vanjske sabirnice, zahtijevajući osmobitni I/O međuspremnik, u odnosu na četverobitni DDR2. Slika 2.14 prikazuje dijagram.

Slika 2.14: DDR3 SDRAM operacije

Vjerojatno će DDR3 moduli u početku imati nešto veću CAS latenciju od DDR2 jer je DDR2 zrelija tehnologija. Stoga će korištenje DDR3 imati smisla samo na višim frekvencijama od onih koje može postići DDR2 ili kada je propusnost važnija od latencije. Već se priča o 1.3V modulima koji će imati istu CAS latenciju kao DDR2. U svakom slučaju, prilika da se postigne više velike brzine zbog bržih sabirnica će nadmašiti povećanje latencije.

Jedan mogući problem s DDR3 je da se pri brzinama od 1600Mb/s i više, broj modula po kanalu može smanjiti na jedan. U ranije verzije ovo je ograničenje bilo prisutno za sve frekvencije, pa se nadamo da će s vremenom biti uklonjeno za sve frekvencije. Inače će kapacitet sustava biti ozbiljno ograničen.

Slika 2.15 prikazuje očekivane nazive DDR3 modula. JEDEC je do tada odobrio prva četiri tipa. S obzirom da Intelovi 45nm procesori imaju FSB brzinu od 1600Mb/s, za overklokersko tržište potrebno je imati 1866Mb/s. Vjerojatno ćemo to vidjeti pri kraju životnog ciklusa DDR3.

Frekvencija niz	Frekvencija gume	Ubrzati podaci	Ime (ubrzati)	Ime (FSB)
100MHz	400MHz	6400 Mb/s	PC3-6400	DDR3-800
133MHz	533MHz	8512 Mb/s	PC3-8500	DDR3-1066
166MHz	667MHz	10667 Mb/s	PC3-10667	DDR3-1333
200MHz	800MHz	12800 Mb/s	PC3-12800	DDR3-1600
233MHz	933MHz	14933 Mb/s	PC3-14900	DDR3-1866

Slika 2.15: Imena DDR3 modula

Sva DDR memorija ima jedan problem - povećanje frekvencije sabirnice otežava stvaranje paralelnih sabirnica podataka. DDR2 modul ima 240 pinova. Sve veze s pinovima za podatke i adresu trebaju biti izvedene tako da budu približno iste duljine. Još je problematičnije to što kada postoji više DDR modula na istoj sabirnici, signali postaju sve više i više izobličeni za svaki dodatni modul. Specifikacija DDR2 dopušta korištenje samo dva modula na jednoj sabirnici (kanalu), DDR3 - samo jedan modul na visokim frekvencijama. S 240 pinova po kanalu, jedan sjeverni most ne može dobro podnijeti više od dva kanala. Alternativa je korištenje vanjskih memorijskih kontrolera (vidi sliku 2.2), ali to je vrlo skupo.

Sve to znači da matične ploče masovna računala ne može imati više od četiri DDR2 ili DDR3 modula. Ovo ozbiljno ograničava količinu memorije koju sustav može imati. Čak su i stari 32-bitni IA-32 procesori podržavali do 64 GB RAM-a, a potreba za velikim količinama memorije raste čak i za kućne sustave, pa se mora nešto učiniti.

Jedno od rješenja je dodavanje memorijskih kontrolera svakom procesoru, kao što je prikazano na početku ovog poglavlja. AMD to radi s Opteron linijom procesora, a Intel će to raditi s CSI tehnologijom. To može pomoći sve dok se količina memorije koju procesor može koristiti može priključiti svakom procesoru. U nekim situacijama to nije slučaj i ovakav pristup dovodi do NUMA arhitekture sa svojim negativnim učincima. Za neke situacije potrebno je potpuno drugačije rješenje.

Intelovo rješenje za velike poslužiteljske strojeve, barem u nadolazećim godinama, zove se Fully Buffered DRAM (FB-DRAM). FB-DRAM moduli koriste iste komponente kao i današnji DDR2 moduli, što ih čini relativno jeftinima za proizvodnju. Razlika je u povezivanju s memorijskim kontrolerom. Umjesto paralelne podatkovne sabirnice, FB-DRAM koristi serijsku sabirnicu (isto je vrijedilo za Rambus DRAM i SATA, nasljednik PATA, te PCI Express nakon PCI/AGP-a). Serijska sabirnica može se pokretati puno višom frekvencijom, prevladavajući negativne učinke serijalizacije, pa čak i povećavajući propusnost. Glavni učinci korištenja serijske sabirnice:

1. možete koristiti više modula na jednom kanalu,
2. više kanala se može koristiti na jednom sjevernom mostu/kontroleru memorije,
3. Serijska sabirnica je full duplex (dvije linije).

FB-DRAM modul ima samo 69 pinova, umjesto 240 za DDR2. Korištenje više FB-DRAM modula zajedno puno je lakše jer je lakše kontrolirati električne učinke takve sabirnice. FB-DRAM specifikacija dopušta korištenje do 8 modula po kanalu.

S obzirom na zahtjeve međusobnog povezivanja dvokanalnog sjevernog mosta, sada je moguće pokrenuti šest FB-DRAM kanala s manje pinova: 2x240 naspram 6x69. Ugrađeni put do svakog kanala također je puno jednostavniji, što može pomoći u održavanju niske cijene matičnih ploča.

Full duplex paralelne sabirnice su preskupe za tradicionalne DRAM module - vrlo je skupo udvostručiti broj linija. Sa serijskim linijama (čak i ako su diferencijalne kako zahtijeva FB-DRAM) to nije slučaj, pa je serijska sabirnica napravljena potpuno dupleksno, što znači da se u nekim situacijama širina pojasa samo zbog toga udvostruči. Ali ovo nije jedini slučaj gdje se paralelizam koristi za povećanje propusnosti. Budući da FB-DRAM kontroler može upravljati s do šest kanala istovremeno, propusnost pomoću FB-DRAM-a može se povećati čak i za sustave s malom količinom RAM-a. Gdje DDR2 sustav s četiri modula ima dva kanala, isti kapacitet se može opsluživati ​​kroz četiri kanala pomoću konvencionalnog FB-DRAM kontrolera. Stvarna propusnost serijske sabirnice ovisi o tome koji se DDR2 (ili DDR3) čipovi koriste u FB-DRAM modulima.

Na ovaj način možemo sažeti prednosti:

Postoje nedostaci FB-DRAM-a kada se koristi više DIMM-ova na istom kanalu. Signal kasni, iako samo minimalno za svaki DIMM u lancu, što znači povećanu latenciju. Ali za istu količinu memorije na istoj frekvenciji, FB-DRAM će uvijek biti brži od DDR2 i DDR3, budući da je potreban samo jedan DIMM po kanalu. Za sustave s velikom količinom memorije, DDR jednostavno nema rješenja za masovne komponente.

2.2.5 Zaključci

Ovaj odjeljak trebao je pokazati da pristup DRAM-u ne može biti proizvoljno brz proces. Barem u usporedbi s brzinom procesora i brzinom pristupa procesora registrima i predmemoriji. Važno je imati na umu razlike između frekvencija procesora i memorije. CPU Intel Core 2 ima takt od 2,933 GHz, a prednja sabirnica na 1,066 GHz imat će omjer takta od 11:1 (imajte na umu da sabirnica radi na četiri puta većoj brzini sabirnice). Vrijeme mirovanja od jednog memorijskog ciklusa znači vrijeme mirovanja od 11 ciklusa procesora. Većina strojeva zapravo koristi sporiji DRAM, što dodatno povećava latenciju. Imajte na umu ove brojke kada budemo govorili o zastoju u kasnijim poglavljima.

Grafikoni naredbi za čitanje pokazuju da su DRAM moduli sposobni prenositi podatke brzom i stalnom brzinom. Cijeli redovi DRAM-a mogu se prenijeti bez ikakve odgode. Sabirnica podataka može ostati 100% zauzeta. Za DDR module to znači da se u svakom ciklusu prenose dvije 64-bitne riječi. Za DDR2-800 module na dva kanala to je 12,8 Gb/s.

Ali pristup DRAM-u nije uvijek sekvencijalan, osim ako nije posebno organiziran na taj način. Koriste se memorijske lokacije koje su međusobno udaljene, što znači da je neizbježna uporaba prednaboja i novih RAS signala. Tada se stvari usporavaju i DRAM moduli trebaju pomoć. Što prije dođe do prednaplate i pošalje RAS signal, niži su troškovi korištenja nove linije.

Kako bi se smanjio zastoj i stvorilo veće vremensko preklapanje između pozivatelja, koristi se hardversko i softversko prethodno dohvaćanje (pogledajte odjeljak 6.3). Također pomaže premjestiti memorijske operacije u vremenu tako da je kasnije potrebno manje resursa, prije nego što podaci budu potrebni. Problem koji se često pojavljuje je da podatke proizvedene u jednom krugu treba pohraniti, ali podatke koji su potrebni u sljedećem krugu treba pročitati. Pomicanjem čitanja u vremenu, osigurat ćemo da se operacije čitanja i pisanja ne moraju izvoditi istovremeno.

- Brže, još brže, molim te ubrzaj, bar malo, inače ću...

– Ne mogu, dragi igraču, jer sam dostigao maksimalnu frekvenciju takta.

Dijalog Gamera, kojem je svaki djelić sekunde bitan, mogao bi izgledati otprilike ovako.

Frekvencija sata RAM memorija(RAM, RAM) je drugi najvažniji parametar nakon volumena. Što je veći, to se brže odvija razmjena podataka između procesora i RAM-a, brže radi računalo. RAM s niskim radnim taktom može postati usko grlo u igrama i programima koji zahtijevaju velike resurse. A ako ne želite svaki put tražiti od hirovitog hardvera da malo ubrza, uvijek obratite pozornost na ovu karakteristiku pri kupnji. Danas ćemo govoriti o tome kako saznati učestalost RAM-a na temelju opisa u katalozima trgovina, kao i onog instaliranog na vašem računalu.

Kako razumjeti kakvu "zvijer" nudi trgovina

• DDR3, 12800 Mb/s.
• DDR3, PC12800.
• DDR3, 800 MHz (1600 MHz).
• DDR3, 1600 MHz.

Neki bi mogli pomisliti da je u ovom primjeru riječ o četiri različite daske. Zapravo, ovo se može koristiti za opisivanje istog RAM modula s efektivnom frekvencijom od 1600 MHz! I sve te brojke neizravno ili izravno upućuju na to.

Kako bismo izbjegli daljnju zabunu, shvatimo što oni znače:

• 12800 Mb/s je propusnost memorije, pokazatelj dobiven množenjem efektivne frekvencije (1600 MHz) sa širinom sabirnice jednog kanala (64 bita ili 8 bajtova). Širina pojasa opisuje maksimalnu količinu informacija koju RAM modul može prenijeti u jednom taktu. Mislim da je jasno kako iz toga odrediti efektivnu frekvenciju: trebate podijeliti 12800 s 8.
• PC12800 ili PC3-12800– druga oznaka za propusnost RAM modula. Usput, set od dvije trake namijenjen za korištenje u dvokanalnom načinu rada ima 2 puta veću propusnost, tako da njegova oznaka može označavati PC25600 ili PC3-25600.
• 800 MHz (1600 MHz)– dvije vrijednosti, od kojih prva označava frekvenciju same memorijske sabirnice, a druga - 2 puta veća - njezinu efektivnu frekvenciju. Kako se indikatori razlikuju? Računala, kao što znate, koriste DDR tip RAM-a - s dvostrukom brzinom prijenosa podataka bez povećanja broja ciklusa sabirnice, to jest, u 1 taktu se ne prenosi jedna, već dvije konvencionalne informacije. Stoga se glavni pokazatelj smatra učinkovitim taktna frekvencija(u ovom primjeru – 1600 MHz).

Snimka zaslona u nastavku prikazuje opis brzinskih karakteristika RAM-a iz kataloga tri računalne trgovine. Kao što vidite, svi prodavači ih označavaju drugačije.

Različiti RAM moduli unutar iste generacije - DDR, DDR2, DDR3 ili DDR4 - imaju različite frekvencijske karakteristike. Tako je najčešći DDR3 RAM u 2017. dostupan s frekvencijama od 800, 1066, 1333, 1600, 1866, 2133 i 2400 MHz. Ponekad se označava na ovaj način: DDR3-1333, DDR3-1866 itd. I to je zgodno.

Ne samo da RAM ima svoju efektivnu frekvenciju, već i uređaj koji njime upravlja - kontroler memorije. U modernom računalni sustavi, počevši od generacije Pješčani most, dio je procesora. U starijima - kao dio komponenti Sjeverni most matična ploča.

Gotovo sav RAM može raditi na nižim brzinama takta od navedenih u specifikacijama. RAM moduli s različitim frekvencijama, pod uvjetom da su drugi parametri slični, kompatibilni su jedni s drugima, ali mogu funkcionirati samo u jednokanalnom načinu.

Ako računalo ima nekoliko RAM stickova s ​​različitim frekvencijskim karakteristikama, memorijski podsustav će razmjenjivati ​​podatke brzinom najsporije veze (s izuzetkom uređaja). Dakle, ako je frekvencija regulatora 1333 MHz, jedna od traka je 1066 MHz, a druga 1600 MHz, prijenos će se odvijati brzinom od 1066 MHz.

Kako saznati frekvenciju RAM-a na računalu

SPD podatke također mogu čitati programi, na primjer, dobro poznati uslužni program, čiji se jedan od odjeljaka zove " SPD" Na slici ispod vidimo već poznate karakteristike brzine RAM trake (polje " MaksŠirina pojasa") - PC3-12800 (800 MHz). Da biste saznali njegovu efektivnu frekvenciju, samo podijelite 12800 s 8 ili pomnožite 800 s 2. U mom primjeru, ova brojka je 1600 MHz.

Međutim, u CPU-Z postoji još jedan odjeljak - “ Memorija", au njemu - parametar " GUTLJAJFrekvencija", jednako 665,1 MHz. Ovo su, kao što ste vjerojatno pogodili, stvarni podaci, odnosno frekvencijski način rada u kojem RAM zapravo radi. Ako pomnožimo 665,1 s 2, dobivamo 1330,2 MHz – vrijednost blizu 1333 – frekvenciji na kojoj radi memorijski kontroler ovog prijenosnog računala.

Osim CPU-Z-a, slične podatke prikazuju i druge aplikacije koje se koriste za prepoznavanje i nadzor hardvera računala. Ispod su snimke zaslona besplatnog uslužnog programa:

Ostale opcije identične namjeni: Frekvencija memorije, takt DRAM-a, postavka MEM takta, takt memorije (Mhz), nova MEM brzina (DDR), frekvencija memorije sustava.

Opcija DRAM Frequency jedna je od najčešće korištenih opcija BIOS-a vezanih uz konfiguriranje rada RAM-a računala. Omogućuje korisniku postavljanje jednog od najvažnijih parametara RAM-a – radne frekvencije memorijskih čipova.

RAM je jedna od najvažnijih komponenti osobno računalo. Njegova je svrha pohraniti podatke koji se koriste operacijski sustav i aplikacijske programe tijekom trenutne radne sesije. Na hardverskoj razini, RAM je izrađen u obliku posebnih modula na kojima se nalaze mikro krugovi koji sadrže stvarne ćelije za pohranu informacija. Ovi se moduli umeću u posebne utore za proširenje na matična ploča.

Tipično, RAM računala spada u kategoriju dinamičke memorije. Dinamička memorija () razlikuje se od statičke po nižim performansama, ali i više niska cijena. Još jedna značajka dinamičke memorije je njena potreba za dinamičkim ažuriranjem podataka u mikro krugovima instaliranim na njemu.

Trenutno se za RAM memoriju koriste moduli napravljeni korištenjem DDR (Double Data Rate) sinkrone DRAM tehnologije. DDR moduli koriste sinkroni, tj. način rada određen satom, i imaju dvostruko veću propusnost u usporedbi s konvencionalnim sinkronim memorijskim modulima (SDRAM).

Radna frekvencija dinamičkog RAM-a može se smatrati jednim od najvažnijih parametara njegovog rada, budući da uvelike određuje njegovu izvedbu. Obično se frekvencija memorije odnosi na frekvenciju memorijske sabirnice na matičnoj ploči.

Potrebno je razlikovati stvarnu frekvenciju memorijske sabirnice, što znači broj impulsa koje stvara generator takta, od efektivne. Efektivna frekvencija je, zapravo, stvarna brzina operacija koje se izvode tijekom rada memorije, a za moderne vrste RAM moduli, kao što su DDR2 i DDR3, mogu biti nekoliko puta veći od stvarnog.

DDR RAM moduli, u pravilu, rade na frekvencijama od 200, 266, 333, 400 MHz. DDR2 moduli obično imaju dvostruko veće efektivne frekvencijske karakteristike u usporedbi s DDR2 - 400, 533, 667, 800, 1066 MHz i, prema tome, dvostruko bolje performanse. DDR3 memorija pak ima dvostruko veću efektivnu frekvenciju u usporedbi s DDR2 - 800, 1066, 1333, 1600, 1800, 2000, 2133, 2200, 2400 MHz.

Za postavljanje radne frekvencije RAM modula, mnogi BIOS-i imaju funkciju DRAM Frequency, kao i slične opcije.

Ove se opcije obično nalaze samo na onim matičnim pločama koje imaju RAM kontrolere koji mu omogućuju rad u asinkronim načinima rada, to jest na frekvencijama neovisnim o frekvenciji sistemske sabirnice. Budući da su memorijski kontroleri u modernim matičnim pločama obično ugrađeni u čipset, skupovi čipova s ​​takvim kontrolerima nazivaju se asinkroni. Matične ploče s asinkronim skupovima čipova pružaju korisniku široke mogućnosti za overclocking RAM-a.

Opcija DRAM Frequency može imati razne opcije vrijednosti. Vrijednost Auto znači da brzinu RAM-a automatski određuje BIOS. Vrijednost prema SPD znači da radnu frekvenciju određuju posebni čipovi ugrađeni u memorijske module - SPD (Serial Presence Detect) čipovi.

Također, ova vam opcija često omogućuje odabir točnih vrijednosti frekvencije RAM-a iz određenog skupa vrijednosti koje podržava matična ploča. Ove vrijednosti su uvijek naznačene u megahercima.

U nekim BIOS-ima također možete pronaći opcije kao što su 1:1, Linked, Host Clk. Ove opcije podrazumijevaju postavljanje radne frekvencije memorijskih modula jednakoj radnoj frekvenciji sistemske sabirnice.

Koju opciju odabrati?

Za većinu korisnika, najbolje je postaviti na Auto kako bi BIOS mogao automatski odabrati optimalnu vrijednost. Međutim, ponekad se dogodi da BIOS može postaviti frekvenciju nižu od one koja je ocijenjena za RAM. Da biste to popravili, možete postaviti opciju prema SPD-u ili ručno odabrati željenu opciju vrijednosti frekvencije.

Također ručna instalacija Frekvencije memorije često se koriste pri overklokiranju računala. Kao što znate, povećanje frekvencije RAM-a u većini slučajeva poboljšava performanse računala, iako ne u tolikoj mjeri kao povećanje brzine procesora. Tipično, dobitak performansi pri overklokiranju RAM-a može se kretati od 4 do 12%. Osim ciljanog overclockinga određene PC komponente, postoje opcije poput onih koje mogu podnijeti složeno overclocking.

Za overclockiranje memorije, korisnik može odrediti potrebnu vrijednost frekvencije u opciji, a zatim testirati njezin rad pomoću posebnih testnih programa. Ako RAM radi bez grešaka, postavljena vrijednost se može ostaviti kao konstanta.

No, negativne posljedice ne može imati samo postavljanje previsoke frekvencije RAM-a. U nekim slučajevima, postavljanje vrijednosti koje su preniske, izvan specifikacija RAM modula, također može dovesti do pogrešaka, uključujući pogreške tijekom pokretanja računala.

Princip rada

Kako čitanje DRAM-a radi za jednostavan niz 4x4

Kako DRAM Write radi za jednostavno polje 4x4

Fizički, DRAM memorija je skup ćelija za pohranu koji se sastoje od kondenzatora i tranzistora smještenih unutar poluvodičkih memorijskih čipova.

U početku su se memorijski čipovi proizvodili u paketima tipa DIP (na primjer, serija K565RUxx), a zatim su se počeli proizvoditi u tehnološki naprednijim paketima za korištenje u modulima.

Mnogi SIMM moduli i velika većina DIMM-ova imali su instaliran SPD (Serial Presence Detect) - mali EEPROM memorijski čip koji pohranjuje parametre modula (kapacitet, tip, radni napon, broj banaka, vrijeme pristupa itd.), koji su bili dostupni u softver kao hardver , u koji je modul instaliran (koristi se za automatsko konfiguriranje parametara), te korisnicima i proizvođačima.

SIPP moduli

Moduli tipa SIPP (Single In-line Pin Package) su pravokutne ploče s kontaktima u obliku niza malih pinova. Ova vrsta dizajna praktički se više ne koristi, jer je kasnije zamijenjena modulima tipa SIMM.

SIMM moduli

Moduli tipa SIMM (Single In-line Memory Module) dugačke su pravokutne ploče s nizom podloga duž jedne od strana. Moduli se fiksiraju u priključni konektor (utičnicu) pomoću zasuna, tako da se ploča postavi pod određenim kutom i pritisne dok se ne dovede u okomiti položaj. Proizvedeni su moduli od 4, 8, 16, 32, 64, 128 MB.

Najčešći su 30- i 72-pinski SIMM-ovi.

DIMM moduli

Moduli tipa DIMM (Dual In-line Memory Module) dugačke su pravokutne ploče s redovima kontaktnih pločica duž obje strane, instalirane okomito u priključni konektor i pričvršćene na oba kraja zasunima. Memorijski čipovi na njima se mogu postaviti s jedne ili s obje strane ploče.

SDRAM memorijski moduli najčešći su u obliku 168-pinskih DIMM modula, DDR SDRAM memorijski moduli su u obliku 184-pinskih modula, a DDR2, DDR3 i FB-DIMM SDRAM memorijski moduli su 240-pinski moduli.

SO-DIMM-ovi

Za prijenosne i kompaktne uređaje (Mini-ITX matične ploče, prijenosna računala, prijenosna računala, tableti itd.), kao i pisače, mrežnu i telekomunikacijsku opremu itd., strukturno smanjeni DRAM moduli (i SDRAM i DDR SDRAM) - SO- DIMM (Small outline DIMM) - analozi DIMM modula u kompaktnom dizajnu za uštedu prostora.

SO-DIMM-ovi dostupni su u verzijama sa 72, 100, 144, 200 i 204 pina.

RIMM moduli

Moduli tipa RIMM (Rambus In-line Memory Module) su rjeđi; Predstavljeni su 168- i 184-pinskim varijantama, a na matičnoj ploči takvi se moduli moraju instalirati samo u parovima, inače se u prazne konektore ugrađuju posebni moduli utikača (to je zbog značajki dizajna takvih modula). Tu su i 242-pinski PC1066 RDRAM RIMM 4200 moduli, koji nisu kompatibilni sa 184-pinskim konektorima, te manja verzija RIMM-a - SO-RIMM, koji se koriste u prijenosnim uređajima.

Proizvođači čipova i sastavljači modula

Prvih pet najveći proizvođači Prema rezultatima prvog tromjesečja 2008., uključujući DRAM