#Тайминги #CL

Введение

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.

Основные характеристики оперативной памяти (ее объем, частота, принадлежность к одному из поколений) могут быть дополнены еще одним важнейшим параметром - таймингами. Что они представляют собой? Можно ли их изменять в настройках BIOS? Как это делать наиболее корректным, с точки зрения стабильной работы компьютера, образом?

Что такое тайминги ОЗУ?

Тайминг оперативной памяти - это временной интервал, за который команда, отправляемая контроллером ОЗУ, выполняется. Измеряется эта единица в количестве тактов, которые пропускаются вычислительной шиной, пока идет обработка сигнала. Сущность работы таймингов проще понять, если разобраться в устройстве микросхем ОЗУ.

Оперативная память компьютера состоит из большого количества взаимодействующих ячеек. Каждая имеет свой условный адрес, по которому к ней обращается контроллер ОЗУ. Координаты ячеек, как правило, прописываются посредством двух параметров. Условно их можно представить как номера строк и столбцов (как в таблице). В свою очередь, группы адресов объединяются, чтобы контроллеру было "удобнее" находить конкретную ячейку в более крупную область данных (иногда ее называют "банком").

Таким образом, запрос к ресурсам памяти осуществляется в две стадии. Сначала контроллер отправляет запрос к "банку". Затем он запрашивает номер "строки" ячейки (посылая сигнал типа RAS) и ждет ответа. Длительность ожидания - это и есть тайминг оперативной памяти. Его общепринятое наименование - RAS to CAS Delay. Но это еще не все.

Контроллеру, чтобы обратиться к конкретной ячейке, нужен также и номер приписанного к ней "столбца": посылается другой сигнал, типа CAS. Время, пока контроллер ждет ответа, - это тоже тайминг оперативной памяти. Он называется CAS Latency. И это еще не все. Некоторые IT-специалисты предпочитают интерпретировать такое явление, как CAS Latency, несколько иначе. Они полагают, что этот параметр указывает, сколько должно пройти единичных тактов в процессе обработки сигналов не от контроллера, а от процессора. Но, как отмечают эксперты, речь в обоих случаях, в принципе, идет об одном и том же.

Контроллер, как правило, работает с одной и той же "строкой", на которой расположена ячейка, не один раз. Однако, прежде чем обратиться к ней повторно, он должен закрыть предыдущую сессию запроса. И только после этого возобновлять работу. Временной интервал между завершением и новым вызовом строки - это тоже тайминг. Называется он RAS Precharge. Уже третий по счету. На этом все? Нет.

Поработав со строкой, контроллер должен, как мы помним, закрыть предыдущую сессию запроса. Временной интервал между активацией доступа к строке и его закрытием - это тоже тайминг оперативной памяти. Его наименование - Active to Precharge Delay. В принципе, теперь все.

Мы насчитали, таким образом, 4 тайминга. Соответственно, записываются они всегда в виде четырех цифр, например, 2-3-3-6. Кроме них, к слову, есть еще один распространенный параметр, которым характеризуется оперативная память компьютера. Речь идет о значении Command Rate. Оно показывает, какое минимальное время тратит контроллер на то, чтобы переключиться от одной команды к другой. То есть, если для CAS Latency значение - 2, то временная задержка между запросом от процессора (контролера) и ответом модуля памяти составит 4 такта.

Тайминги: порядок расположения

Каков порядок расположения в этом числовом ряду каждого из таймингов? Он практически всегда (и это своего рода отраслевой "стандарт") таков: первая цифра - это CAS Latency, вторая - RAS to CAS Delay, третья - RAS Precharge и четвертая - Active to Precharge Delay. Как мы уже сказали выше, иногда используется параметр Command Rate, его значение пятое в ряду. Но если для четырех предыдущих показателей разброс цифр может быть достаточно большим, то для CR возможно, как правило, только два значения - T1 или T2. Первый означает, что время с момента, когда память активируется, до наступления ее готовности отвечать на запросы должен пройти 1 такт. Согласно второму - 2.

О чем говорят тайминги?

Как известно, объем ОЗУ - один из ключевых показателей производительности этого модуля. Чем он больше - тем лучше. Другой важный параметр - это частота оперативной памяти. Здесь тоже все однозначно. Чем она выше, тем ОЗУ будет работать быстрее. А что с таймингами?

В отношении них закономерность иная. Чем меньше значения каждого из четырех таймингов - тем лучше, тем производительнее память. И тем быстрее, соответственно, работает компьютер. Если у двух модулей с одинаковой частотой разные тайминги оперативной памяти, то и их производительность будет отличаться. Как мы уже определили выше, нужные нам величины выражаются в тактах. Чем их меньше, тем, соответственно, быстрее процессор получает ответ от модуля ОЗУ. И тем скорее он может "воспользоваться" такими ресурсами, как частота оперативной памяти и ее объем.

"Заводские" тайминги или свои?

Большинство пользователей ПК предпочитает использовать те тайминги, которые установлены еще на конвейере (либо в опциях материнской платы выставлена автонастройка). Однако на многих современных компьютерах есть возможности для того, чтобы выставить нужные параметры вручную. То есть, если нужны более низкие значения - их, как правило, можно проставить. Но как изменить тайминги оперативной памяти? Причем сделать это так, чтобы система работала стабильно? А еще, быть может, есть случаи, при которых лучше выбрать увеличенные значения? Как выставить тайминги оперативной памяти оптимальным образом? Сейчас мы попробуем дать ответы на эти вопросы.

Настраиваем тайминги

Заводские значения таймингов прописываются в специально отведенной области микросхемы ОЗУ. Называется она SPD. Используя данные из нее, система BIOS адаптирует оперативную память к конфигурации материнской платы. Во многих современных версиях BIOS настройки таймингов, выставленные по умолчанию, можно корректировать. Практически всегда это осуществляется программным методом - через интерфейс системы. Изменение значений как минимум одного тайминга доступно в большинстве моделей материнских плат. Есть, в свою очередь, производители, которые допускают тонкую настройку модулей ОЗУ при задействовании гораздо большего количества параметров, чем четыре указанных выше типа.

Чтобы войти в область нужных настроек в BIOS, нужно, зайдя в эту систему (клавиша DEL сразу после включения компьютера), выбрать пункт меню Advanced Chipset Settings. Далее в числе настроек находим строку DRAM Timing Selectable (может звучать несколько по-другому, но похоже). В нем отмечаем, что значения таймингов (SPD) будут выставляться вручную (Manual).

Как узнать тайминг оперативной памяти, установленный в BIOS по умолчанию? Для этого мы находим в соседствующих настройках параметры, созвучные CAS Latency, RAS to CAS, RAS Precharge и Active To Precharge Delay. Конкретные значения таймингов, как правило, зависят от типа модулей памяти, установленных на ПК.

Выбирая соответствующие опции, можно задавать значения таймингов. Эксперты рекомендуют понижать цифры очень постепенно. Следует, выбрав желаемые показатели, перезагружаться и тестировать систему на предмет устойчивости. Если компьютер работает со сбоями, нужно вернуться в BIOS и выставить значения на несколько уровней выше.

Оптимизация таймингов

Итак, тайминги оперативной памяти - какие лучше значения для них выставлять? Почти всегда оптимальные цифры определяются в ходе практических экспериментов. Работа ПК связана не только с качеством функционирования модулей ОЗУ, и далеко не только скоростью обмена данными между ними и процессором. Важны многие другие характеристики ПК (вплоть до таких нюансов, как система охлаждения компьютера). Поэтому практическая результативность изменения таймингов зависит от конкретной программно-аппаратной среды, в которой пользователь производит настройку модулей ОЗУ.

Общую закономерность мы уже назвали: чем ниже значения таймингов, тем выше скорость работы ПК. Но это, конечно, идеальный сценарий. В свою очередь, тайминги с пониженными значениями могут пригодиться при "разгоне" модулей материнской платы - искусственном завышении ее частоты.

Дело в том, что если придать микросхемам ОЗУ ускорение в ручном режиме, задействовав слишком большие коэффициенты, то компьютер может начать работать нестабильно. Вполне возможен сценарий, при котором настройки таймингов будут выставлены настолько некорректно, что ПК и вовсе не сможет загрузиться. Тогда, скорее всего, придется "обнулять" настройки BIOS аппаратным методом (с высокой вероятностью обращения в сервисный центр).

В свою очередь, более высокие значения для таймингов могут, несколько замедлив работу ПК (но не настолько, чтобы скорость функционирования была доведена до режима, предшествовавшего "разгону"), придать системе стабильности.

Некоторыми IT-экспертами подсчитано, что модули ОЗУ, обладающие CL в значении 3, обеспечивают примерно на 40 % меньшую задержку в обмене соответствующими сигналами, чем те, где CL равен 5. Разумеется, при условии, что тактовая частота и на том, и на другом одинаковая.

Дополнительные тайминги

Как мы уже сказали, в некоторых современных моделях материнских плат есть возможности для очень тонкой настройки работы ОЗУ. Речь, конечно, не идет о том, как увеличить оперативную память - этот параметр, безусловно, заводской, и изменению не подлежит. Однако в предлагаемых некоторыми производителями настройках ОЗУ есть очень интересные возможности, задействуя которые, можно существенно ускорить работу ПК. Мы же рассмотрим те, что относятся к таймингам, которые можно конфигурировать в дополнение к четырем основным. Важный нюанс: в зависимости от модели материнской платы и версии BIOS, названия каждого из параметров могут отличаться от тех, которые мы сейчас приведем в примерах.

1. RAS to RAS Delay

Этот тайминг отвечает за задержку между моментами, когда активизируются строки из разных областей консолидации адресов ячеек ("банков" то есть).

2. Row Cycle Time

Этот тайминг отражает временной интервал, в течение которого длится один цикл в рамках отдельной строки. То есть от момента ее активизации до начала работы с новым сигналом (с промежуточной фазой в виде закрытия).

3. Write Recovery Time

Данный тайминг отражает временной интервал между двумя событиями - завершением цикла записи данных в память и началом подачи электросигнала.

4. Write To Read Delay

Данный тайминг показывает, сколько должно пройти времени между завершением цикла записи и моментом, когда начинается чтение данных.

Во многих версиях BIOS также доступен параметр Bank Interleave. Выбрав его, можно настроить работу процессора так, чтобы он обращался к тем самым "банкам" ОЗУ одновременно, а не по очереди. По умолчанию этот режим функционирует автоматически. Однако можно попробовать выставить параметр типа 2 Way или 4 Way. Это позволит задействовать 2 или 4, соответственно, "банка" одновременно. Отключение режима Bank Interleave используется довольно редко (это, как правило, связано с диагностикой ПК).

Настройка таймингов: нюансы

Назовем некоторые особенности, касающиеся работы таймингов и их настройки. По мнению некоторых IT-специалистов, в ряду из четырех цифр наибольшее значение имеет первая, то есть тайминг CAS Latency. Поэтому, если у пользователя немного опыта в "разгоне" модулей ОЗУ, эксперименты, возможно, следует ограничить выставлением значений только для первого тайминга. Хотя эта точка зрения не является общепринятой. Многие IT-эксперты склонны считать, что три других тайминга не менее значимы с точки зрения скорости взаимодействия между ОЗУ и процессором.

В некоторых моделях материнских плат в BIOS можно настроить производительность микросхем оперативной памяти в нескольких базовых режимах. По сути, это выставление значений таймингов по шаблонам, допустимым с точки зрения стабильной работы ПК. Эти опции обычно соседствуют с параметром Auto by SPD, а режимы, о которых идет речь, - Turbo и Ultra. Первый подразумевает умеренное ускорение, второй - максимальное. Эта возможность может быть альтернативой выставлению таймингов вручную. Похожие режимы, к слову, есть во многих интерфейсах усовершенствованной системы BIOS - UEFI. Во многих случаях, как отмечают эксперты, при включении опций Turbo и Ultra достигается в достаточной мере высокая производительность ПК, а его работа при этом стабильна.

Такты и наносекунды

Реально ли выразить тактовые циклы в секундах? Да. И для этого существует очень простая формула. Такты в секундном выражении считаются делением единицы на фактическую тактовую частоту ОЗУ, указываемую производителем (правда, этот показатель, как правило, нужно делить на 2).

То есть, например, если мы хотим узнать такты, формирующие тайминги оперативной памяти DDR3 или 2, то мы смотрим на ее маркировку. Если там указана цифра 800, то фактическая частота ОЗУ будет равна 400 МГЦ. Это значит, что длительность такта составит значение, получаемое в результате деления единицы на 400. То есть 2,5 наносекунды.

Тайминги для модулей DDR3

Одни из самых современных модулей ОЗУ - микросхемы типа DDR3. Некоторые специалисты считают, что в отношении них такие показатели, как тайминги, имеют гораздо меньшее значение, чем для чипов предыдущих поколений - DDR 2 и более ранних. Дело в том, что эти модули, как правило, взаимодействуют с достаточно мощными процессорами (такими как, например, Intel Core i7), ресурсы которых позволяют не столь часто обращаться к ОЗУ. Во многих современных чипах от Intel, так же, как и в аналогичных решениях от AMD, есть достаточная величина собственного аналога ОЗУ в виде L2- и L3-кэша. Можно сказать, что у таких процессоров есть свой объем оперативной памяти, способный выполнять значительный объем типовых для ОЗУ функций.

Таким образом, работа с таймингами при использовании модулей DDR3, как мы выяснили, - не самый главный аспект "разгона" (если мы решим ускорить производительность ПК). Гораздо большее значение для таких микросхем имеют как раз-таки параметры частоты. Вместе с тем, модули ОЗУ вида DDR2 и даже более ранних технологических линеек сегодня все еще ставятся на компьютеры (хотя, конечно, повсеместное использование DDR3, по оценке многих экспертов, - более чем устойчивый тренд). И потому работа с таймингами может пригодиться очень большому количеству пользователей.

Введение

Данная статья является продолжением популярного материала "Влияние объёма памяти на производительность компьютера ", опубликованной у нас на сайте в апреле этого года. В том материале опытным путём мы установили, что объём памяти не сильно влияет на производительность компьютера, и в принципе, 512 Мб вполне достаточно для обычных приложений. После публикации к нам в редакцию поступило множество писем, в которых читатели просили подсказать, какую же именно память стоит брать и имеет ли смысл купить память подороже, но с меньшим объёмом, а так же просили провести сравнение разных типов памяти.

И действительно, если уж в играх разница между скоростями одного и того же компьютера с 512 и 1024 Мб памяти на борту мизерная, может быть стоит поставить 512 Мб дорогой памяти, чем 1024 Мб дешёвой? Вообще-то, на производительность одного и того же модуля памяти влияют задержки, так называемые тайминги. Обычно производитель указывает их через дефис: 4-2-2-8, 8-10-10-12 и так далее. Оверклокерская память для энтузиастов обычно имеет низкие тайминги, но стоит весьма дорого. Обычная же память, которая просто работает стабильно и не обещает рекордов скорости, имеет более высокие тайминги. В этот раз мы выясним, что же это за тайминги такие, задержки между чем и чем и как они влияют на производительность компьютера!

Задержки памяти

С переходом индустрии на стандарт DDR-II многие пользователи сообщали, что память DDR-II работала не так быстро, как хотелось бы. Порой даже медленнее, чем память предыдущего поколения, DDR-I. Связывалось это именно с большими задержками первых модулей DDR-II. Что же это за задержки? Обычно они маркируются 4-4-4-12, четыре числа, записанных через дефис. Обозначают они следующее:

CAS Latency - RAS to CAS Delay - Row Precharge - Activate to Precharge

Попробуем внести ясность в эти обозначения. Банк памяти состоит из двумерных массивов. Двумерный массив - это простейшая матрица, каждая ячейка которой имеет свой адрес, номер строки и номер столбца. Чтобы считать содержимое ячейки, сначала контроллер памяти должен задать номер строки и номер стобца, из которого считываются данные. Для выполнения этих операций контроллер должен подавать специальные сигналы на память.

RAS (Row Adress Strobe) - сигнал, определяющий адрес строки.

CAS (Column Adress Strobe) - сигнал, определяющий адрес столбца.

CAS Latency (CAS)- это количество тактов от момента запроса данных до их считывания с модуля памяти. Одна из важнейших характеристик модуля памяти.

RAS to CAS Delay (TRCD) - задержка между сигналами RAS и CAS. Как мы уже сказали, обращения к строкам и столбцам происходят отдельно друг от друга. Этот параметр определяет отставание одного сигнала от другого.

Row Precharge Delay (TRP) - задержка, необходимая на подзарядку емкостей ячеек памяти. Производится или закрытие целой строки.

Activate to Precharge (TRAS) - время активности строба. Минимальное количество циклов между командой активации (RAS) и командой подзарядки (Precharge) или закрытия одного и того же банка.

Чем ниже эти тайминги, тем соответственно лучше: память будет работать быстрее с низкими задержками. А вот насколько лучше и насколько быстрее, надо проверить.

Память для скорости

BIOS современных материнских плат позволяет вручную менять значения таймингов. Главное - чтобы модули памяти поддерживали эти значения. По умолчанию значения таймингов "прошиты" в SPD чипах модулей и материнская плата автоматически выставляет рекомендованные производителем значения. Но энтузиастам ничто не мешает снизить задержки вручную, немного разогнав память. Часто это приводит к нестабильной работе. Поэтому, чтобы сравнить влияние таймингов на скорость, мы возьмём очень быструю память и будем безопасно её затормаживать, меняя те или иные задержки.

Это современная платформа, рассчитанная на использование в компьютерах с высокой производительностью. Она построена на чипсете Intel i925X, который имеет поддержку памяти только DDR-2, и при том использует технологии оптимизации PAT. В этом компьютере очень хорошо просчитана вентиляция, так что за перегрев нам не пришлось бояться.

Тестовая система

• Intel Pentium 4 2.8 GHz (800 MHz FSB, 1024 Kb L2, LGA 775)
• 80 Gb Maxtor DiamondMax 9 (7200 RPM, 8 Mb) S-ATA
• SAPPHIRE RX600 PRO 128 Mb PCI Express
• Windows XP Professional (Eng.) SP2
• CATALYST 5.3

Тестировать память надо в разных приложениях, чтобы увидеть разницу в скорости или наоборот показать, что её нет. Здесь нам потребуются следующие тесты:

Синтетика

• RightMark Memory Analyzer

  SiSoft Sandra 2005

Эмуляция реальных задач

• PCMark 2004 patch 120

• Тест RealWorld

Ну что же, планов громадье! Начнём с синтетики.

Что это такое и зачем эта характеристика нужна в компьютерных технологиях? Где она нашла своё применение? Как достичь наилучшего значения данной характеристики?

Об оперативной памяти

Так называют специальное устройство, в котором находятся данные и выполняются запущенные во время работы компьютера процессы. Благодаря скорости его действия оно выступает в качестве посредника между информацией, расположенной на жестком диске, и процессором. Самой понятной для большинства людей характеристикой является объем оперативной памяти. В данном случае работает правило, что чем её больше, тем для нас лучше. По факту сейчас для использования интернета, просмотра фильмов и работы с большинством полезных программ хватает 2 Гб. Но для оценки производительности используется и ряд других параметров, к примеру частота. Она указывает на то, сколько данных может быть переслано по шине за одну единицу времени. Чем большая частота, тем выше скорость передачи информации. Но необходимо учитывать, чтобы она также поддерживалась процессором и материнской платой. Или давайте возьмем другой параметр, не такой известный - латентность. Так называют временные задержки сигналов, которые идут от оперативного запоминающего устройства. Чем с меньшими показателями компьютер будет работать, тем лучший результат в плане оперативности в конечном счете получится.

Особенности латентности

В предыдущем абзаце был упущен один значительный момент. Вместе с величиной частоты ОЗУ растёт и латентность оперативной памяти. Какая лучше тогда ОП? Как подобрать более-менее универсальные показатели? Считается оптимальным использование нескольких моделей памяти. Так, если их два, и они работают в двухканальном режиме, то будет увеличена. Для этого используемые платы необходимо установить в определённые слоты (которые, как правило, выделяются одним цветом). Здесь существует такая особенность: необязательно, чтобы у них был одинаковый объем памяти. Но относительно частоты желательно здесь получить полное совпадение. В противном случае они будут работать с наименьшей величиной из этих двух.

Что собой представляет латентность памяти

Ещё немного теории. Так называют суммирование, которое проводится с использованием специального коэффициента неуправляемых обратных токов транзисторов, что входят в каждый чип используемой линейки памяти, а также время их переключения. Это может показаться сложным, но это обманчивое предположение. Так, латентность зависит от частоты, с которой работают чипы. Интересно то, что она не является пропорциональной. Иными словами: чем меньше латентность, тем лучше для пользователя. Давайте рассмотрим пример. Мы хотим, чтобы у нашего гипотетического была размером в два гигабайта. Мы можем поставить одну линейку, которая будет давать нам 2 Гб. Но это не самый оптимальный способ. В данном случае лучше всего будет установить четыре линейки, каждая по 512 Мб. При этом также следует учитывать и влияние материнской платы, а также типы используемой оперативной памяти. Модуль, выполненный на основании одной технологии, нельзя будет поставить на место, которое предназначено для другой технологии. Это реализовано для того, чтобы исключить повреждения при эксплуатации непредназначенного для данных условий механизма.

Обозначение

Если вы когда-нибудь рассматривали устройства, то могли увидеть что-то похожее на следующее: "Латентность оперативной памяти: CL9". Что это значит? Данный показатель указывает на конкретную задержку, которая происходит между началом отправки адреса столбца в память и, соответственно, фактической передачей данных. Цифра, которая указана, обозначает величину, необходимую для начала осуществления этого процесса. Чем она меньше, тем лучше для нас. Поэтому при выборе оперативной памяти всегда необходимо учитывать и эту величину.

Типы устройств

Для разделения по возможностям используется double data rate (DDR), что можно перевести как двойную скорость передачи данных. Самые первые образцы данной технологии имели по 184 контакта. Их стандартное напряжение питания было 2,5 В. Делает выборку в 2 бита данных за один такт. Но в наше время они считаются устаревшими и сейчас практически нигде и ни в каких условиях не используются. Более современным и самым распространённым считается DDR2. Она позволяет выбирать сразу 4 бита за один такт. Модуль выполняется в виде которая обладает 240 контактами (по 120 на каждую сторону). Стандартное напряжение питания для него составляет 1,8 В. Относительно новым считается DDR3. Он за один такт может делать выборку в 8 бит данных. Он также выполнен на печатной плате, которая имеет 230 контактов. Но стандартное питающее напряжение в данном случае составляет только 1,5 В. Также существует ещё и DDR4, но это новая технология, которую встретить ещё очень сложно.

Пропускная способность

Уже будем завершать статью про латентность оперативной памяти. Того, что было представлено ранее, уже достаточно, чтобы понимать основную массу информации об ОП. И как завершающий штрих - пропускная способность. Итак, в идеале величина этой характеристики со стороны оперативной памяти должна соответствовать размеру параметра у процессора. Рассмотрим этот вопрос, считая, что у нас упомянутый ранее двухканальный режим. У нас есть процессор, пропускная способность которого - 10600 Мб/с. Тогда мы можем установить модуль оперативной которого будут составлять 5300 Мб/с. В паре они обеспечат тот же самый размер пропускной способности. Но не забывайте о том, что модули должны быть одинаковой частоты. А оптимальным будет, чтобы они ещё и обладали одинаковым объемом, их изготовил один производитель, и они выпускались в рамках одной партии. Тогда латентность оперативной памяти будет стремиться к минимально возможному значению. Если говорить про то специально под эти случаи продают Kit. Так называют специальные наборы, которые оптимизированы уже для такой работы. Следует отметить, что можно использовать и память, пропускная способность которой выше, чем у процессора. Но на латентность это существенным образом не повлияет, даже если разница будет кратной.

Заключение

Как видите, латентность оперативной памяти - это очень важная характеристика. Особенно приятным является то, что на неё можно повлиять не только с аппаратной стороны, но и подбирая конфигурацию для своего компьютера. Но при этом всё же необходимо держаться в рамках разумного и в более чем четырехканальном режиме не работать. Нет, конечно, если есть желание, можно и с на 512 Мб собрать компьютер, который сможет похвастаться скоростью обработки в 8 Гб. Но эффективность такого хода будет довольно сомнительной. Лучше остановиться в таком случае на 4 платах, каждая из которых будет иметь 2 Гб.

Оперативная память современного компьютера является памятью динамического характера (Dynamic RAM или DRAM), основным отличием от постоянной памяти (Read Only Memory или ROM) является необходимость непрерывной подачи питания для хранения информации. То есть ячейки оперативной памяти при соответствующей необходимости содержат данные до тех пор, пока на них подается электрический ток, тогда как постоянной памяти (например, флэш-карте) питание необходимо только для считывания, стирания или записывания информации. Микросхемы содержат ячейки памяти, представляющие собой конденсаторы, заряжающиеся при необходимости внесения о записи логической единицы, и разряжающиеся при внесении записи о логическом нуле.

Общий смысл работы динамической памяти можно упрощенно обрисовать так: ячейки организованны в форме двумерных матриц, доступ до одной из них осуществляется через указание адреса соответствующего столбца и строки. Выбор стробирующего импульса доступа к строке RAS (Row Access Strobe) и стробирующего импульса доступа к столбцу CAS (Acess Strobe) осуществляется изменением уровня напряжения с высокого на низкий. Такие синхронизированые с тактирующим импульсом сигналы для активации подаются по очереди на строку (RAS), после чего на столбец (CAS). Когда происходит запись информации подается еще и дополнительный импульс допуска к записи WE (Write Enable), который также изменяет напряжение от высокого на низкий.Описание сборки компьютера в котором наглядно показано как установить планки оперативной памяти.

Наиболее важной характеристикой памяти, которая первоочередным образом влияет на производительность, является пропускная способность, которую выражают как произведение объема данных, передаваемых за каждый такт на частоту системной шины. Например, оперативная память имеет ширину шины восемь байт, а тактовая частота составляет триста тридцать три мегагерца, тогда пропускная способность составит две тысячи семьсот мегабайт в секунду. Более современные схемы оперативной памяти имеют двух-, трех- и более каналов для подключения, соответственно их пропускная способность удваивается, утраивается и так далее. Между тем, показатель частоты работы оперативной памяти и ее теоретическая пропускная способность далеко не единственные параметрами, которые отвечают за производительность. Не менее существенную роль играеттайминг, а вернеетайминги, выражаемые в количестве тактов, которые прошли между отдачей какой-либо команды и ее действительным исполнением. То есть тайминг, еще называемый латентностьюпамяти, есть величина задержки от поступления до исполнения команды, выражаемая в тактах.

Есть четыре основных показательных тайминга, которые можно увидеть в описаниях модулей оперативной памяти:

TRCD (time of RAS to CAS Delay), тайминг, непосредственно характеризующий задержку от импульса RAS до импульса CAS;

TCL (timе of CAS Latency), тайминг, характеризующий задержку после подачи команды о записи (чтении) до импульса CAS;

TRP (timе of Row Precharge), тайминг, характеризующий задержку после завершения обработки одной строки до перехода к следующей строке;

TRAS (time of Active to Precharge Delay), тайминг, характеризующий задержку от активации строки до окончания работы с этой строкой (подачи команды Precharge). Это значение считают одним из основных;

Иногда еще указывают Command rate, тайминг, характеризующий задержку от команды по выбору определенного чипа на модуле до команды активации строки.

Для наглядности и краткости тайминги записывают в виде цифр через дефис, последовательность согласно описанию, например, 6-6-6-18-24. Таким образом, меньшая величина каждого тайминга, даже если память работает с более низкой тактовой частотой, означает более быструю работу памяти.