Другие идентичные названия опции: DRAM 1T/2T Command, SDRAM Command Rate.
DRAM Command Rate - это так называемый командный тайминг, функция задержки между этапами работы контроллера DRAM (микросхемы, которая управляет памятью). составляют отдельную настраиваемую группу опций BIOS. В этой статье мы попробуем разобраться, какое значение данной функции является оптимальным и почему.
Для наилучшего понимания смысла рассматриваемой опции необходимо проследить процесс чтения данных из памяти. Изначальный запрос на чтение информации, посылаемый операционной системой контроллеру памяти, не содержит в себе точных «координат», уникального физического адреса запрашиваемых данных. Система передает лишь условное обозначение, виртуальный адрес, с которым начинает работать контроллер памяти, преобразуя его в физический адрес. В то же самое время контроллер выполняет активацию банка памяти, содержащего необходимую системе информацию. Это происходит через присвоение сигнала этому банку с помощью команды Chip Select. Результатом конвертации или декодирования виртуального адреса является необходимый физический адрес данных; после его получения контроллер приступает к выполнению команд чтения.
То есть, проще говоря, вместо немедленной инициализации операции чтения контроллер задерживается для проведения конвертации адресов. Интервал тайминга прямо пропорционален объему обрабатываемой памяти и количеству ее банков. Соответственно, при увеличении «объема работ» контроллеру для проведения данной операции потребуется больше времени.
Тайминг BIOS DRAM Command Rate предоставляет возможность пользователю самостоятельно определить интервал вышеописанной задержки, выбрав между значениями 1Т или 2Т (такт).
Стоит ли включать опцию?
Казалось бы, выбор очевиден: чем меньше интервал задержки, тем быстрее обработка команд контроллера. Однако это не совсем так. Понятно, что при увеличении времени ожидания контроллер излишне задерживается и отправляет команды позже, чем нужно. В результате этого снижается быстродействие памяти, а также ухудшается производительность ОЗУ. Но при использовании слишком малого значения тайминга управляющая памятью микросхема просто не успевает выполнить декодирование и отправку адресов, вследствие чего информация может быть повреждена или утеряна.
В некоторых моделях и версиях BIOS встречается также третий вариант - Auto (или By SPD). Присвоение функции такого значения приведет к тому, что интервал будет взят из информации, запрограммированной производителем в микросхеме SPD (Serial Presence Detect).
Прежде чем экспериментировать с быстрым интервалом в 1Т, стоит изучить техническую документацию материнской платы на предмет такой возможности. Если нет уверенности в совершаемых действиях, то рекомендуем остановиться на значении Auto.
Мы уже рассказывали о том, как разгонять процессоры и видеокарты. Еще один компонент, достаточно ощутимо влияющий на производительность отдельно взятого компьютера, - оперативная память. Форсирование и тонкая настройка режима работы ОЗУ позволяют повысить быстродействие ПК в среднем на 5-10%. Если подобный прирост достигается без каких-либо денежных вложений и не влечет риски для стабильности системы - почему бы не попробовать? Однако начав готовить данный материал, мы пришли к выводам о том, что описания собственно процесса разгона будет недостаточно. Понять, почему и для чего надо изменять определенные настройки работы модулей, можно, лишь вникнув в суть работы подсистемы памяти компьютера. Потому в первой части материала мы кратко рассмотрим общие принципы функционирования ОЗУ. Во второй приведены основные советы, которых следует придерживаться начинающим оверклокерам при разгоне подсистемы памяти.
Основные принципы функционирования оперативной памяти одинаковы для модулей разных типов. Ведущий разработчик стандартов полупроводниковой индустрии JEDEC предоставляет возможность каждому желающему ознакомиться с открытыми документами, посвященными этой тематике. Мы же постараемся кратко объяснить базовые понятия.
Итак, оперативная память - это матрица, состоящая из массивов, именуемых банками памяти. Они формируют так называемые информационные страницы. Банк памяти напоминает таблицу, каждая ячейка которой имеет координаты по вертикали (Column) и горизонтали (Row). Ячейки памяти представляют собой конденсаторы, способные накапливать электрический заряд. С помощью специальных усилителей аналоговые сигналы переводятся в цифровые, которые в свою очередь образуют данные. Сигнальные цепи модулей обеспечивают подзарядку конденсаторов и запись/считывание информации.
Алгоритм работы динамической памяти можно описать такой последовательностью:
- Выбирается чип, с которым будет осуществляться работа (команда Chip Select, CS). Электрическим сигналом проводится активация выбранной строки (Row Activate Selection). Данные попадают на усилители и могут быть считаны определенное время. Эта операция в англоязычной литературе называется Activate.
- Данные считываются из соответствующей колонки/записываются в нее (операции Read/Write). Выбор колонок проводится командой CAS (Column Activate Selection).
- Пока строка, на которую подан сигнал, остается активной, возможно считывание/запись соответствующих ей ячеек памяти.
- При чтении данных - зарядов конденсаторов - их емкость теряется, поэтому требуется подзарядка или закрытие строки с записью информации в массив памяти (Precharge).
- Конденсаторы-ячейки со временем теряют свою емкость и требуют постоянной подзарядки. Эта операция - Refresh - выполняется регулярно через отдельные промежутки (64 мс) для каждой строки массива памяти.
На выполнение операций, происходящих внутри оперативной памяти, уходит некоторое время. Именно его и принято называть таким знакомым словом «тайминги» (от англ. time). Следовательно, тайминги - временные промежутки, необходимые для выполнения тех или иных операций, осуществляющихся в работе ОЗУ.
Схема таймингов, указываемых на стикерах модулей памяти, включает в себя лишь основные задержки CL-tRCD-tRP-tRAS (CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge и Cycle Time (или Active to Precharge)). Все остальные, в меньшей мере оказывающие влияние на скорость работы ОЗУ, принято называть субтаймингами, дополнительными или второстепенными таймингами.
Приводим расшифровку основных задержек, возникающих при функционировании модулей памяти:
CAS Latency (CL) - пожалуй, самый важный параметр. Определяет минимальное время между подачей команды на чтение (CAS) и началом передачи данных (задержка чтения).
RAS to CAS Delay (tRCD) определяет интервал времени между подачей команд RAS и CAS. Обозначает число тактов, необходимых для поступления данных в усилитель.
RAS Precharge (tRP) - время, уходящее на перезарядку ячеек памяти после закрытия банка.
Row Active Time (tRAS) - временной промежуток, на протяжении которого банк остается открытым и не требует перезарядки.
Command Rate 1/2T (CR) - время, необходимое для декодирования контроллером команд и адресов. При значении 1T команда распознается за один такт, при 2T - за два.
Bank Cycle Time (tRC, tRAS/tRC) - время полного такта доступа к банку памяти, начиная с открытия и заканчивая закрытием. Изменяется вместе с tRAS.
DRAM Idle Timer - время простоя открытой информационной страницы для чтения данных с нее.
Row to Column (Read/Write) (tRCD, tRCDWr, tRCDRd) напрямую связан с параметром RAS to CAS Delay (tRCD). Вычисляется по формуле tRCD(Wr/Rd) = RAS to CAS Delay + Rd/Wr Command Delay. Второе слагаемое - величина нерегулируемая, определяет задержку на выполнение записи/чтения данных.
Пожалуй, это базовый набор таймингов, зачастую доступный для изменения в BIOS материнских плат. Расшифровку остальных задержек, как и детальное описание принципов работы и определение влияния тех или иных параметров на функционирование ОЗУ можно найти в спецификациях уже упомянутой нами JEDEC, а также в открытых datasheet производителей наборов системной логики.
| Тип памяти | Рейтинг | Реальная частота работы памяти, МГц | Эффективная частота работы памяти (DDR, Double Data Rate), МГц |
| DDR | PC 2100 | 133 | 266 |
| PC 2700 | 167 | 333 | |
| PC 3200 | 200 | 400 | |
| ЗС 3500 | 217 | 434 | |
| PC 4000 | 250 | 500 | |
| PC 4300 | 266 | 533 | |
| DDR2 | PC2 4300 | 266 | 533 |
| PC2 5400 | 333 | 667 | |
| PC2 6400 | 400 | 800 | |
| PC2 8000 | 500 | 1000 | |
| PC2 8500 | 533 | 1066 | |
| PC2 9600 | 600 | 1200 | |
| PC2 10 400 | 650 | 1300 | |
| DDR3 | PC3 8500 | 533 | 1066 |
| PC3 10 600 | 617,5 | 1333 | |
| PC3 11 000 | 687,5 | 1375 | |
| PC3 12 800 | 800 | 1600 | |
| PC3 13 000 | 812,5 | 1625 | |
| PC3 14 400 | 900 | 1800 | |
| PC3 15 000 | 933 | 1866 | |
| Отметим, что числовое обозначение рейтинга в данном случае согласно спецификациям JEDEC указывает на скорость в миллионах передач в секунду через один вывод данных. Что касается быстродействия и условных обозначений, то вместо эффективной частоты работы правильнее говорить, что скорость передачи данных в два раза больше тактовой частоты модуля (данные передаются по двум фронтам сигналов тактового генератора). |
|||
Объяснение одного из таймингов tRP (Read to Precharge, RAS Precharge) с помощью типичной схемы в datasheet от JEDEC. Расшифровка подписей: CK и CK - тактовые сигналы передачи данных, инвертированные один относительно другого (Differential Clock); COMMAND - команды, поступающие на ячейки памяти; READ - операция чтения; NOP - команды отсутствуют; PRE - подзарядка конденсаторов - ячеек памяти; ACT - операция активации строки; ADDRESS - адресация данных к банкам памяти; DQS - шина данных (Data Strobe); DQ - шина ввода-вывода данных (Data Bus: Input/Output); CL - CAS Latency в данном случае равен двум тактам; DO n - считывание данных со строки n. Один такт - временной промежуток, необходимый для возврата сигналов передачи данных CK и CK в начальное положение, зафиксированное в определенный момент.
 |
Упрощенная блок-схема, объясняющая основы работы памяти стандарта DDR2. Она создана с целью демонстрации возможных состояний транзисторов и команд, которые их контролируют. Как видите, чтобы разобраться в столь «простой» схеме, потребуется не один час изучения основ работы ОЗУ (мы уже не говорим о понимании всех процессов, происходящих внутри чипов памяти).
Основы разгона оперативной памяти
Быстродействие ОЗУ в первую очередь определяют два показателя: частота работы и тайминги. Какой из них окажет большее влияние на производительность ПК, следует выяснять индивидуально, однако для разгона подсистемы памяти нужно использовать оба пути. На что же способны ваши модули? С достаточно высокой долей вероятности поведение плашек можно спрогнозировать, определив названия используемых в них чипов. Наиболее удачные оверклокерские микросхемы стандарта DDR - Samsung TCCD, UCCC, Winbond BH-5, CH-5; DDR2 - Micron D9xxx; DDR3 - Micron D9GTR. Впрочем, итоговые результаты будут зависеть и от типа РСВ, системы, в которой установлены модули, умения владельца разгонять память и просто от удачи при выборе экземпляров.
Пожалуй, первый шаг, который делают новички, - повышение рабочей частоты ОЗУ. Она всегда привязана к FSB процессора и выставляется с помощью так называемых делителей в BIOS платы. Последние могут выражаться в дробном виде (1:1, 1:1,5), в процентном выражении (50%, 75%, 120%), в режимах работы (DDR-333, DDR2-667). При разгоне процессора путем увеличения FSB автоматически возрастает частота работы памяти. К примеру, если мы использовали повышающий делитель 1:1,5, то при изменении частоты шины с 333 до 400 МГц (типично для форсирования Core 2 Duo) частота памяти поднимется с 500 МГц (333×1,5) до 600 МГц (400×1,5). Поэтому, форсируя ПК, следите, не является ли камнем преткновения предел стабильной работы оперативной памяти.
Следующий шаг - подбор основных, а затем дополнительных таймингов. Их можно выставлять в BIOS материнской платы или же изменять специализированными утилитами на лету в ОС. Пожалуй, самая универсальная программа - MemSet, однако владельцам систем на базе процессоров AMD Athlon 64 (K8) очень пригодится A64Tweaker. Прирост производительности можно получить лишь путем понижения задержек: в первую очередь CAS Latency (CL), а затем RAS to CAS Delay (tRCD), RAS Precharge (tRP) и Active to Precharge (tRAS). Именно их в сокращенном виде CL4-5-4-12 указывают изготовители модулей памяти на стикерах продуктов. Уже после настройки основных таймингов можно переходить к понижению дополнительных.
 |
Модули стандартов: a) DDR2; b) DDR; c) SD-RAM.
|
На результаты разгона оперативной памяти значительное влияние оказывает увеличение напряжения питания плашек. Безопасный для длительной эксплуатации предел зачастую превышает заявленные производителями значения на 10-20%, однако в каждом случае подбирается индивидуально с учетом специфики чипов. Для наиболее распространенной DDR2 рабочее напряжение зачастую равно 1,8 В. Его без особого риска можно поднять до 2-2,1 В при условии, что это влечет за собой улучшение результатов разгона. Впрочем, для оверклокерских модулей, использующих чипы Micron D9, производители заявляют штатное напряжение питания на уровне 2,3-2,4 В. Превышать эти значения рекомендуется только для кратковременных бенчинг-сессий, когда важен каждый дополнительный мегагерц частоты. Отметим, что при длительной эксплуатации памяти при напряжениях питания, отличающихся от безопасных для используемых чипов значений, возможна так называемая деградация модулей ОЗУ. Под этим термином понимают снижение разгонного потенциала модулей со временем (вплоть до неспособности работать в штатных режимах) и полного выхода плашек из строя. На деградационные процессы особо не влияет качество охлаждения модулей - даже холодные чипы могут быть им подвержены. Конечно, есть и примеры длительного успешного использования ОЗУ при высоких напряжениях, но помните: все операции при форсировании системы вы проводите на свой страх и риск. Не переусердствуйте.
Прирост производительности современных ПК можно получить, используя преимущества двухканального режима (Dual Channel). Это достигается за счет увеличения ширины канала обмена данными и роста теоретической пропускной способности подсистемы памяти. Такой вариант не требует специальных знаний, навыков и тонкой настройки режимов работы ОЗУ. Для активации Dual Channel достаточно иметь два или четыре модуля одинакового объема (при этом необязательно использовать полностью идентичные плашки). Двухканальный режим включается автоматически после установки ОЗУ в соответствующие слоты материнской платы.
Все описанные манипуляции приводят к увеличению быстродействия подсистемы памяти, однако заметить прирост невооруженным глазом зачастую сложно. При хорошей настройке и ощутимом повышении частоты работы модулей можно рассчитывать на прибавку производительности порядка 10-15%. Среднестатистические показатели более низкие. Стоит ли овчинка выделки и нужно ли тратить время на игры с настройками? Если хотите детально изучить повадки ПК - почему бы и нет?
ЕРР и XMP - разгон ОЗУ для ленивых
Далеко не все пользователи изучают особенности настройки ПК на максимальное быстродействие. Именно для новичков оверклокинга ведущие компании предполагают простые способы повышения производительности компьютера.
В отношении ОЗУ все началось с технологии Enhanced Performance Profiles (EPP), представленной NVIDIA и Corsair. Материнские платы на базе nForce 680i SLI первыми предоставили максимальную функциональность в плане настройки подсистемы памяти. Суть ЕРР довольно проста: производители ОЗУ подбирают гарантированные нестандартные скоростные режимы функционирования собственных продуктов, а разработчики системных плат предоставляют возможность их активировать через BIOS. EPP - расширенный перечень настроек модулей, дополняющий базовый набор. Существует две версии ЕРР - сокращенная и полная (два и одиннадцать резервных пунктов соответственно).
| Параметр | Возможные значения для ЕРР | Поддерживается | ||
| JEDEC SPD | Сокращенный профиль ЕРР | Полный профиль ЕРР | ||
| CAS Latency | 2, 3, 4, 5, 6 | Да | Да | Да |
| Minimum Cycle time at Supported CAS | JEDEC + 1,875 нс (DDR2-1066) | Да | Да | Да |
| Minimum RAS to CAS Delay (tRCD) | JEDEC* | Да | Да | Да |
| Minimum Row Precharge Time (tRP) | JEDEC* | Да | Да | Да |
| Minimum Active to Precharge Time (tRAS) | JEDEC* | Да | Да | Да |
| Write Recovery Time (tWR) | JEDEC* | Да | Да | Да |
| Minimum Active to Active/Refresh Time (tRC) | JEDEC* | Да | Да | Да |
| Voltage Level | 1,8-2,5 В | - | Да | Да |
| Address Command Rate | 1Т, 2Т | - | Да | Да |
| Address Drive Strenght | 1.0х, 1.25х, 1.5х, 2.0х | - | - | Да |
| Chip Select Drive Strenght | 1.0х, 1.25х, 1.5х, 2.0х | - | - | Да |
| Clock Drive Strenght | 0.75х, 1.0х, 1.25х, 1.5х | - | - | Да |
| Data Drive Strenght | 0.75х, 1.0х, 1.25х, 1.5х | - | - | Да |
| DQS Drive Strenght | 0.75х, 1.0х, 1.25х, 1.5х | - | - | Да |
| Address/ Command Fine Delay | 0, 1/64, 2/64, 3/64 MEMCLK | - | - | Да |
| Address/ Command Setup Time | 1/2, 1 MEMCLK | - | - | Да |
| Chip Select Delay | 0, 1/64, 2/64, 3/64 MEMCLK | - | - | Да |
| Chip Select Setup Time | 1/2, 1 MEMCLK | - | - | Да |
| * Диапазон значений соответствует требованиям, определенным JEDEC для модулей DDR2 | ||||
| Расширенные профили ЕРР позволяют автоматически управлять ощутимо большим количеством задержек модулей стандарта DDR2, чем базовый набор, сертифицированный JEDEC. | ||||
Дальнейшее развитие данной темы - концепция Xtreme Memory Profiles (ХМР), представленная компанией Intel. По своей сути данное новшество не отличается от ЕРР: расширенный набор настроек для ОЗУ, гарантированные производителями скоростные режимы записаны в SPD планок и при необходимости активируются в BIOS платы. Поскольку Xtreme Memory Profiles и Enhanced Performance Profiles предоставлены разными разработчиками, модули сертифицируются под их собственные наборы системной логики (на чипсетах NVIDIA или Intel). XMP, как более поздний стандарт, относится только к DDR3.
Безусловно, несложные в активации резервов ОЗУ технологии EPP и XMP пригодятся новичкам. Однако позволят ли производители модулей просто так выжать максимум из своих продуктов? Хотите еще больше? Тогда нам по пути - будем глубже вникать в суть повышения быстродействия подсистемы памяти.
Итоги
В небольшом материале сложно раскрыть все аспекты работы модулей, принципы функционирования динамической памяти вообще, показать, насколько повлияет изменение одной из настроек ОЗУ на общую производительность системы. Однако надеемся, что начало положено: тем, кто заинтересовался теоретическими вопросами, настоятельно рекомендуем изучить материалы JEDEC. Они доступны каждому желающему. На практике же опыт традиционно приходит со временем. Одна из главных целей материала - объяснение новичкам основ разгона подсистемы памяти.
Тонкая настройка работы модулей - дело довольно хлопотное, и если вам не нужна максимальная производительность, если каждый балл в тестовом приложении не решает судьбу рекорда, можно ограничиться привязкой к частоте и основным таймингам. Существенное влияние на быстродействие оказывает параметр CAS Latency (CL). Выделим также RAS to CAS Delay (tRCD), RAS Precharge (tRP) и Cycle Time (или Active to Precharge) (tRAS) - это базовый набор, основные тайминги, всегда указываемые производителями. Обратите внимание и на опцию Command Rate (наиболее актуально для владельцев современных плат на чипсетах NVIDIA). Впрочем, не стоит забывать о балансе характеристик. Системы, использующие неодинаковые контроллеры памяти, по-разному могут реагировать на изменения параметров. Разгоняя ОЗУ, следует придерживаться общей схемы: максимальный разгон процессора при пониженной частоте модулей → предельный разгон памяти по частоте с наихудшими задержками (изменением делителей) → снижение таймингов при сохранении достигнутых частотных показателей.
 | Просмотр содержимого SPD-модуля памяти с поддержкой Еnhanced Рerformance Рrofiles с помощью утилиты CPU-Z. Видно, что в ЕРР #1 прописан скоростной режим, позволяющий раскрыть потенциал ОЗУ. |  | Текущие частота работы и задержки подсистемы памяти. Программа CPU-Z позволяет оперативно определить данные настройки и отслеживать их в режиме реального времени (полезно, если вы меняете задержки, находясь в ОС). |
Дальше - тестирование производительности (не ограничивайтесь лишь синтетическими приложениями!), затем новая процедура разгона модулей. Установите значения основных таймингов меньше на порядок (скажем, 4-4-4-12 вместо 5-5-5-15), с помощью делителей подберите максимальную частоту в таких условиях и протестируйте ПК заново. Таким образом возможно определить, что больше всего «по душе» вашему компьютеру - высокая частота работы или низкие задержки модулей. После чего переходите к тонкой настройке подсистемы памяти, поиску минимальных значений для субтаймингов, доступных для корректировки. Желаем удачи в этом нелегком деле!
Наконец мы подошли к самой главной части сегодняшнего обзора – разгону. Итак, первым делом давайте проверим, какую частоту покорит память при своем номинальном напряжении 1.65v и номинальных таймингах 7-7-7-20:
На 7-7-7-20 память разогналась с номинальных 1333 до 1630 МГц и стабильно отработала свои 30 минут в тесте. Это очень хороший результат, учитывая, что напряжение на память установлено всего 1.65v. На 6-6-6-18 разгон дал стабильные 1403 МГц. И на 8-8-8-24 частота составила 1835 МГц.
реклама
Теперь увеличим напряжение на память до 1.8v. В этом случае была принята обязательная мера - напряжение Uncore было поднято до 1.35v. Смотрим на диаграмму:
Ну что сказать, просто великолепный результат! Хотя подобного и следовало ожидать, т.к. чипы Micron очень хорошо отзываются на рост напряжения и могут довольно сильно прибавлять в разгоне. Подумайте только – 1516 МГц с таймингами 6-6-6-18 и всего при 1.8v! Не часто такое увидишь. На 7-7-7-20 стабильная частота составила 1750 МГц по сравнению со своей номинальной частотой в 1333 МГц. А вот на 8-8-8-24 результат получился очень странный: по сравнению со своими 1835 МГц, которые были получены при 1.65v – и при 1.8v разгон не принес совершенно никаких плодов. Немного забегая вперед, скажу, что и на 1.9v результат был такой же – те же 1835 МГц. Все это казалось очень странно, и я был уверен, что проблема кроется не в памяти, а в чем-то другом. После небольшого анализа все-таки удалось найти причину, по которой происходила подобная ерунда. Виноват оказался процессор, и все упиралось в частоту UCLK, а точнее в какую-то одну из ее составляющих - L3 кэш или контроллер памяти. Мне не удалось точно выяснить что именно, но подозрения пали на L3 кэш, т.к. увеличение напряжения на память совершенно не увеличивало разгон (это напряжение питает также и контроллер памяти в процессоре). А вот поднятие напряжения Uncore до 1.55v давало все же небольшую прибавку в разгоне UCLK и как следствие самой памяти. Правда эта прибавка была небольшой, всего 10 МГц, а повышать Uncore свыше 1.55v было уже довольно рискованно. К тому же увеличение этого напряжения дополнительно нагревало процессор, и не слабо – примерно + 3-4 градусов по Цельсию.
#Тайминги #CLВведение
Модули памяти DDR и DDR2 классифицируются по максимальной частоте, на которой они могут работать. Но, помимо частоты, есть и другие параметры, определяющие производительность памяти – это тайминги. Тайминги – это числа, такие как 2-3-2-6-T1, 3-4-4-8 или 2-2-2-5, чем меньше числа, тем лучше. Давайте разберемся, что обозначает каждая цифра этих чисел.
Модули памяти DDR и DDR2 маркируются по классификации DDRxxx/PCyyyy.
Первое число – xxx – указывает максимальную тактовую частоту, на которой могут работать чипы памяти. Например, максимальная частота, на которой могут работать модули DDR400 – 400 МГц, а модули DDR2-667 могут работать на частотах до 667 МГц. Нужно уточнить, что это не реальная тактовая частота ячеек памяти – их рабочая частота в случае с DDR равна половине, а DDR2 - четверти частоты, указываемой в маркировке модулей. То есть, модули памяти DDR400 работают на частоте 200 МГц, а модули DDR2-667 на частоте 166 МГц, но с контроллером памяти и DDR, и DDR-II сообщаются на половине частоты, указанной в маркировке (т.е. 200 и 333МГц, соотвественно), поэтому в дальнейшем именно такая частота будет подразумеваться под реальной рабочей.
Второе число – yyyy – указывает максимальную скорость передачи данных в МБ/с.
Максимальная скорость передачи данных у модулей DDR400 равна 3200 МБ/с, следовательно, их маркируют PC3200. Модули DDR2-667 передают данные со скоростью 5336 МБ/с, и их маркируют как PC2-5400. Как видите, после “DDR” или "PC" мы ставим цифру "2", чтобы указать, что речь идет о памяти DDR2, а не DDR.
Первая классификация – DDRxxx – является стандартной для классификации чипов памяти, вторая – PCyyyy – для модулей памяти. На рисунке 1 представлен модуль памяти PC2-4200 компании Corsair, который сделан на чипах DDR2-533.
Модуль памяти DDR2-533/PC2-4200
Максимальную рабочую частоту модуля памяти можно рассчитать по следующей формуле:
максимальная теоретическая скорость передачи данных = тактовая частота x число битов / 8
Так как DIMM модули передают одновременно 64 бита, то “число битов” будет 64. Так как 64 / 8 равно 8, то эту формулу можно упростить:
максимальная теоретическая скорость передачи данных = тактовая частота x 8
Если модуль памяти установлен в компьютере, шина памяти которого работает на более низкой тактовой частоте, то максимальная скорость передачи данных у этого модуля памяти будет ниже его максимальной теоретической скорости передачи данных. На практике непонимание этого факта встречается довольно часто.
Например, Вы купили 2 модуля памяти DDR500/PC4000. Даже при том, что они маркированы как DDR500, в вашей системе они не будут автоматически работать на частоте 500 МГц. Это максимальная тактовая частота, которую они поддерживают, но она не всегда совпадает с той тактовой частотой, на которой они будут работать. Если Вы установите их в обычный персональный компьютер, поддерживающий модули DDR, то эти модули памяти будут работать на частоте 400 МГц (DDR400) – максимальной частоте стандарта DDR. При этом максимальная скорость передачи данных будет равна 3200 МБ/с (или 6400 МБ/с, если модули памяти работают в двухканальном режиме). Таким образом, модули не будут автоматически работать на частоте 500 МГц, и не достигнут скорости передачи данных в 4000 МБ/с.
Зачем же, в таком случае, такие модули покупают? Для разгона. Так как изготовитель гарантирует, что эти модули могут работать на частотах до 500 МГц, Вы знаете, что можно поднять частоту шины памяти до 250 МГц, и таким образом увеличить быстродействие компьютера. Но это можно будет сделать при условии, что материнская плата компьютера поддерживает такой разгон. Поэтому, если Вы не хотите «разгонять» свой компьютер, то бесполезно покупать модули памяти с маркировкой по тактовой частоте выше, чем обычная частота шины памяти материнской платы.
Для среднего пользователя этой информации о модулях памяти DDR/DDR2 достаточно. Продвинутому же пользователю нужно знать ещё об одной характеристике: темповости работы памяти, или, как ещё называют совокупность временных параметров работы памяти – тайминги, задержки или латентность. Рассмотрим эти параметры модулей памяти подробнее.
Тайминги
Именно из-за разницы в таймингах, 2 модуля памяти, имеющие одну и ту же теоретическую максимальную скорость передачи данных, могут иметь разную пропускную способность. Почему так может быть, если оба модуля работают на одной и той же частоте?
Для выполнения каждой операции чипу памяти нужно вполне определенное время – тайминги как раз и определяют это время, выраженное в количестве циклов тактовой частоты шины памяти. Приведем пример. Рассмотрим самый известный параметр, который называют CAS Latency (или CL, или "время доступа"), который указывает, через сколько тактовых циклов модуль памяти выдает запрошенные центральным процессором данные. Модуль памяти с CL 4 запоздает с ответом на 4 тактовых цикла, тогда как модуль памяти с CL 3 запаздывает на 3 тактовых цикла. Хотя оба модуля могут работать на одной и той же тактовой частоте, второй модуль будет работать быстрее, поскольку он будет выдавать данные быстрее, чем первый. Эта проблема известна под названием "время ожидания".
Тайминги памяти обозначаются рядом чисел, например, так: 2-3-2-6-T1, 3-4-4-8 или 2-2-2-5. Каждое из этих чисел указывают, за сколько тактовых циклов память выполняет определенную операцию. Чем меньше эти числа, тем быстрее память.
DDR2 модуль памяти с таймингами 5-5-5-15
Числа таймингов указывают параметры следующих операций: CL-tRCD-tRP-tRAS-CMD. Чтобы было понятнее, представьте себе, что память организована в виде двумерной матрицы, где данные хранятся на пересечении строк и столбцов.
CL : CAS Latency – время, проходящее с момента посыла команды в память до начала ответа на этот запрос. То есть это время, которое проходит между запросом процессора некоторых данных из памяти и моментом выдачи этих данных памятью.
tRCD : задержка от RAS до CAS – время, которое должно пройти с момента обращения к строке матрицы (RAS), до момента обращения к столбцу матрицы (CAS), в которых хранятся нужные данные.
tRP : RAS Precharge – интервал времени с момента закрытия доступа к одной строке матрицы и началом доступа к другой строке данных.
tRAS – пауза, которая нужна памяти, чтобы вернуться в состояние ожидания следующего запроса.
CMD : Скорость поступления команды (Command Rate) – время с момента активации чипа памяти до момента, когда можно будет обратиться к памяти с первой командой. Иногда этот параметр не указывается. Обычно это T1 (1 тактовый цикл) или T2 (2 тактовых цикла).
Обычно у пользователя есть 2 возможности. При конфигурации компьютера использовать стандартные тайминги памяти. В большинстве случаев для этого при настройке материнской платы в пункте конфигурации памяти нужно выбрать параметр "авто". Можно также вручную сконфигурировать компьютер, выбрав более низкие тайминги, что может увеличить производительность системы. Нужно заметить, что не все материнские платы позволяют изменять тайминги памяти. Кроме того, некоторые материнские платы могут не поддерживать очень низкие тайминги, из-за чего они могут сконфигурировать ваш модуль памяти так, что он будет работать с более высокими таймингами.
Конфигурирование таймингов памяти в настройках материнской платы
При разгоне памяти может случиться так, что для того, чтобы система работала устойчиво, вам, возможно, придется в настройках увеличить тайминги работы памяти. Вот здесь-то и могут быть очень интересные ситуации. Даже при том, что частота памяти будет поднята, из-за увеличения задержек в работе памяти её пропускная способность может уменьшиться.
В этом ещё одно преимущество скоростных модулей памяти, ориентированных на разгон. Помимо гарантии работы модуля памяти на маркированной тактовой частоте, изготовитель также гарантирует, что при этом Вы сможете сохранить паспортные тайминги модуля.
Возвращаясь к примеру с модулем памяти DDR500/PC4000 – даже при том, что с модулями DDR400/PC3200 Вы сможете достичь частоты в 500 МГц (250 МГц x2), для них, возможно, придется увеличить тайминги, в то время как для модулей DDR500/PC4000 изготовитель гарантирует, что Вы сможете достичь 500 МГц, сохранив указанные в маркировке тайминги.
CAS Latency (CL)
Как уже упоминалось выше, CAS Latency (CL) является очень важным параметром памяти. Он указывает, сколько тактовых циклов нужно памяти для выдачи запрашиваемых данных. Память с CL = 3 задержится с ответом на 3 тактовых цикла, а память с CL = 5 сделает то же самое только через 5 тактовых циклов. Таким образом, из двух модулей памяти, работающих на одной и той же тактовой частоте, тот модуль, у которого CL меньше, будет быстрее.
Обратите внимание, что здесь под тактовой частотой имеется в виду реальная тактовая частота, на которой работает модуль памяти – то есть половина указываемой частоты. Так как память DDR и DDR2 за один тактовый цикл может выдавать данные 2 раза, то для них указывается двойная реальная тактовая частота.
На рисунке 4 показан пример работы CL. На нем приведены 2 примера: для модуля памяти с CL = 3 и модуля памяти с CL = 5. Синим цветом обозначена команда "читать".
CAS Latency (CL)
Память с CL = 3 обеспечивает 40% преимущество по времени ожидания по сравнению с памятью с CL = 5, считая, что они обе работают на одной тактовой частоте.
Можно даже вычислить время задержки, после которого память начнет выдавать данные. Период каждого тактового цикла можно легко вычислить по следующей формуле:
Таким образом, период одного тактового цикла памяти DDR2-533, работающей на частоте 533 МГц (частота шины – 266,66 МГц) равен 3,75 нс (нс = наносекунда; 1 нс = 0,000000001 с). Имейте в виду, что при расчетах нужно использовать реальную тактовую частоту, которая равна половине номинальной частоты. Таким образом, память DDR2-533 задержит выдачу данных на 18,75 нс, если CL =5, и на 11,25 нс, если CL =3.
Память SDRAM, DDR и DDR2 поддерживает пакетный режим выдачи данных, когда задержка перед выдачей следующей порции данных составляет всего один тактовый цикл, если эти данные располагаются по адресу, следующему за текущим адресом. Поэтому, в то время как первые данные выдаются с задержкой на CL тактовых циклов, следующие данные будут выдаваться сразу же за первыми, не задерживаясь ещё на CL циклов.
Задержка от RAS до CAS (RAS to CAS Delay )
Каждый чип памяти внутренне организован как двумерная матрица. В каждом пересечении строк и столбцов имеется маленький конденсатор, который отвечает за сохранение “0” или “1” – единиц информации, или данных. Процедура доступа к хранящимся в памяти данным состоит в следующем: сначала активируется строка с нужными данными, затем столбец. Эта активация происходит по двум контрольным сигналам – RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe). Чем меньше временной интервал между этими двумя сигналами, тем лучше, поскольку данные будут считываться быстрее. Это время называется задержкой от RAS до CAS (RAS to CAS Delay ). Это иллюстрирует рисунок 5 – в данном случае для памяти с tRCD = 3.
RAS to CAS Delay (tRCD)
Как видите, задержка от RAS до CAS является также числом тактовых циклов, проходящих с момента прихода команды “Active” (активировать) до команды "чтение" или "запись".
Как и в случае с CAS Latency, RAS to CAS Delay имеет дело с реальной тактовой частотой (которая равна половине маркировочной частоты), и чем меньше этот параметр, тем быстрее работает память, так как в этом случае чтение или запись данных начинается быстрее.
RAS Precharge (tRP)
После получения данных из памяти, нужно послать в память команду Precharge, чтобы закрыть строку памяти, из которой считывались данные, и разрешить активацию другой строки. RAS Precharge time (tRP) – временной интервал между командой Precharge и моментом, когда память сможет принять следующую команду активации – Active. Как мы узнали в предыдущем разделе, команда “active” запускает цикл чтения или записи.
RAS Precharge (tRP)
На рисунке 6 приведен пример для памяти с tRCD = 3.
Как и в случае с другими параметрами, RAS Precharge имеет дело с реальной тактовой частотой (которая равна половине маркировочной частоты), и чем меньше этот параметр, тем быстрее работает память, так как в этом случае команда “active” поступает быстрее.
Суммируя рассмотренное выше, получаем, что время, которое проходит с момента выдачи команды Precharge (закрыть строку и …) до фактического получения данных процессором равно tRP + tRCD + CL.
Другие параметры
Рассмотрим 2 других параметра – Active to Precharge Delay (tRAS) и Command Rate (CMD). Как и в случае с другими параметрами, эти 2 параметра имеют дело с реальной тактовой частотой (которая равна половине маркировочной частоты), и чем меньше эти параметры, тем быстрее память.
Active to Precharge Delay (tRAS): если в память поступила команда “Active”, то следующая команда “Precharge” не будет восприниматься памятью, пока не пройдет время равное tRAS. Таким образом, этот параметр определяет временной предел, после которого память может начать считывать (или записывать) данные из другой строки.
Command Rate (CMD) – отрезок времени с момента активации чипа памяти (прихода сигнала на вывод CS – Chip Select [выбор чипа]) до того как чип сможет принять какую-нибудь команду. Этот параметр обозначается буквой “T” и может принимать значения 1Т или 2T – 1 тактовый цикл или 2 тактовых цикла, соответственно.
Здравствуйте, дорогие друзья. С вами Артём.
Что такое тайминги оперативной памяти? Вот об этом и сегодня и поговорим.
Видео версия статьи:
Тайминги, как и другая полезная информация маркируется на корпусе планки оперативной памяти.
Тайминги состоят из группы цифр.
На некоторых планках тайминги указаны полностью, а на других указывается только CL задержка.
Указание только CL, а данном случае CL9
Что такое CL тайминг вы узнаете по ходу статьи.
В этом случае полный список таймингов можно узнать на сайте производителя планки, по номеру модели.
Любая оперативная память DDR (1,2,3,4) имеет одинаковые принципы работы.
Память имеет определённую частоту работы в МГц и тайминги.
Чем тайминги меньше, тем быстрее процессор может получить доступ к ячейкам памяти на микросхемах.
Соответственно получаются меньше задержек при считывании и записи информации в оперативную память.
Наибольшее распространение получил тип памяти DDR SDRAM , который имеет ряд особенностей.
Частоты:
С контроллером памяти она (память) общается на частоте в половину меньшей, чем та, которая указана на маркировке плашки оперативной памяти.
Например, DDR3 работающая на частоте 1866 МГц в диагностических программах, например, CPU-Z будет отображена как 933 МГц.
Так что на корпусе планки оперативной памяти указывается эффективная частота работы памяти, тогда как в реальности, частоты работы в два раза ниже.
Линии адреса, данных и управления передаются по одной шине в обе стороны, что и позволяет говорить об эффективной частоте работы оперативной памяти.
Данные передаются по 2 бита на один синхроимпульс, как по фронту, так и по спаду тактового импульса, что и удваивает эффективную частоту работу памяти.
P . S . Частота оперативной памяти складывается из коэффициента умножения (множителя) на частоту системной шины.
Например, частота системной шины процессора 200 МГц (какой ни будь Pentium 4), а множитель=2, то результирующая частота памяти будет 400 МГц (800 МГц эффективная).
Это значит, что для разгона оперативной памяти, нужно разогнать процессор по шине (либо выбрать нужный множитель памяти).
P .S. Все манипуляции по частотам, таймингам и напряжениям производятся в BIOS (UEFI) материнской платы.
Тайминги:
Модули памяти, работающие на одной и той же частоте, но имеющие разные тайминги в тоге могут иметь разную итоговую скорость работы.
Тайминги указывают на количество тактовых импульсов, для выполнения микросхемой памяти той или иной операции. Например, поиска определённой ячейки и записи в неё информации.
Сама же тактовая частота определяет с какой скоростью в Мегабайтах в секунду будут идти операции чтения/записи, когда чип уже готов выполнить команду.
Тайминги обозначаются цифрами, например, 10-11-10-30 .
DDR3 1866 МГц 9-9-9-10-28 будет быстрее чем DDR3 1866 МГц 10-11-10-30 .
Если обратиться к базовой структуре ячейки памяти, то получится вот такая табличная структура.
То есть структура строк и столбцов, по номеру которых можно обратиться к тому или иному байту памяти, для чтения или записи данных.
Что же конкретно обозначают цифры таймингов?
Обратимся к примеру, выше DDR 3 1866 МГц 10-11-10-30.
Цифры по порядку:
10 – это CAS Latency (CL )
Одна из важнейших задержек (таймингов). От него в большей степени будет зависеть скорость работы оперативной памяти.
Чем меньше первая цифра из таймингов, тем она быстрее.
CL указывает на количество тактовых циклов, необходимых для выдачи запрашиваемых данных.
На рисунке ниже вы видите пример с CL =3 и CL =5 .
В результате память с CL =3 на 40% быстрее выдаёт запрашиваемые данные. Можно даже посчитать задержку в нс (наносекунда = 0,000000001 с).
Чтобы вычислить период тактового импульса для оперативной памяти DDR3 1866 МГц, нужно взять её реальную частоту (933 МГц) и воспользоваться формулой:
T = 1 / f
1/933 = 0,0010718113612004 секунды ≈ 1,07 нс.
1,07*10(CL) = 10,7 нс. Таким образом для CL10 оперативная память задержит выдачу данных на 10,7 наносекунды.
P . S . Если последующие данные располагаются по адресу следующему за текущем адресом, то данные не задерживаются на время CL, в выдаются сразу же за первыми.
11 – это RAS to CAS Delay (tRCD)
Сам процесс доступа к памяти сводится к активации строки, а затем столбца с нужными данными. Данный процесс имеет два опорных сигнала – RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe) .
Также величина этой задержки (tRCD ) является числом тактов между включением команды «Активировать (Active )» и командой «Чтение» или «Запись».
Чем меньше задержка между первым и вторым, тем быстрее происходит конечный процесс.
10 – это RAS Precharge (tRP )
После того как данные получены из памяти, нужно послать специальную команду Precharge , чтобы закрыть строку памяти из которой считывались данные и разрешить активацию другой строки с данными. tRP время между запуском команды Precharge и моментом, когда память может принять следующую команду « Active » . Напомню, что команда « Active » запускает цикл чтения или записи данных.
Чем меньше эта задержка, тем быстрее запускается цикл чтения или записи данных, через команду « Active » .
P . S . Время которое проходит с момента запуска команды « Precharge » , до получения данных процессором складывается из суммы tRP + tRCD + CL
30 – это Cycle Time (tRAS) Active to Precharge Delay.
Если в память уже поступила команда « Active » (и в конечном итоге процесс чтения или записи из конкретной строки и конкретной ячейки), то следующая команда « Precharge » (которая закрывает текущую строку памяти, для перехода к другой) будет послана, только через это количество тактов.
То есть это время, после которого память может приступить к записи или чтению данных из другой строки (когда предыдущая операция уже была завершена).
Есть ещё один параметр, который по умолчанию никогда не изменяется. Разве что при очень большом разгоне памяти, для большей стабильности её работы.
Command Rate (CR , либо CMD ) , по умолчанию имеет значение 1 T – один такт, второе значение 2 T – два такта.
Это отрезок времени между активацией конкретного чипа памяти на планке оперативной памяти. Для большей стабильности при высоком разгоне, часто выставляется 2 T , что несколько снижает общую производительность. Особенно если плашек памяти много, как и чипов на них.
В этой статье я постарался объяснить всё более-менее доступно. Если, что, то всегда можно перечитать заново:)
Если вам понравился видео ролик и статья, то поделитесь ими с друзьями в социальных сетях.
Чем больше у меня читателей и зрителей, тем больше мотивации создавать новый и интересный контент:)
Также не забывайте вступать в группу Вконтакте и подписываться на YouTube канал.