Какво представляват RAM таймингите?

Повечето компютърни потребители няма да се интересуват много от производителността, когато купуват компютър. Стига да е достатъчно бързо и евтино, това е достатъчно. Те ще купят компютър с текущо или предишно поколение CPU и ще търсят правилното количество памет до най-близкия половин терабайт.

Някои може да търсят скорост на процесора, брой ядра или капацитет на RAM, но това обикновено е всичко. Ако сте технологичен ентусиаст, може да обърнете повече внимание на тези неща, за да знаете какво получавате и дали наистина е добра сделка.

Един от начините да извлечете максимална производителност от вашия компютър е да получите високопроизводителна RAM памет. Значителният бляскав брой продажби е тактовата честота на RAM, като DDR4-3200 или DDR5-6400. Технически това второ число не е тактовата честота. Това е скоростта на трансфер. Това е двойна тактова честота, защото DDR RAM има двойна скорост на данни. Все пак по-високото число звучи по-добре в маркетинговия материал.

Тази скорост на трансфер е мярка за честотната лента на RAM, така че по-високите числа са по-добри. Ширината на честотната лента обаче не е единственият фактор за производителността на RAM. Забавянето е също толкова важно, ако не и повече.

Какво е латентност?

Латентността е мярка за забавянето между инициирането на процес и реалното му случване. Прост пример е „ping“ на вашата интернет връзка. Ако някога сте провеждали тест за скорост, ще сте виждали скоростта на изтегляне и ping. Скоростта на изтегляне е вашата интернет честотна лента, а ping е закъснението между отправянето на заявка и сървъра, който я получава. Както много геймъри знаят, няма значение колко бърз е вашият интернет. Няма да имате добро изживяване, ако имате висока латентност.

Високопроизводителната RAM винаги ще рекламира своята скорост. Често ще рекламира поне една конкретна мярка за латентност. Най-честата и важна мярка за латентност е латентността CAS, понякога съкратена до CL. Като се вгледаме малко по-задълбочено в спецификациите на продукта, обикновено е възможно да намерите основните четири основни времена. Това са tCL/tCAS (CAS Latency), tRCD, tRP и tRAS. Тези времена понякога могат да бъдат последвани от пето число, командна скорост, но това е малко по-различно и като цяло е маловажно.

Основи на работата на RAM

Преди да дефинираме тези първични времена, ще бъде от съществено значение да разберем основите на това как RAM действително функционира. Данните в RAM се съхраняват в колони и само с една може да се взаимодейства по всяко време. За да можете да четете или пишете в колона, първо трябва да отворите реда, в който се намира тази колона. Само един ред може да бъде отворен наведнъж. RAM може да се предлага с множество банки. В този случай само един ред може да бъде наличен за банка. Докато само с една колона може да се взаимодейства наведнъж, наличието на втори ред, отворен във втора банка, позволява на следващата операция за четене или запис да бъде поставена на опашка ефективно.

Важно е да разберете, че времената не са абсолютни стойности. Те всъщност са кратни на RAM входно-изходния такт, тъй като са единици от тактови цикли. Отново, RAM е удвоена скоростта на данни, което е половината от рекламираната скорост. Трябва да направите малко математика, за да определите действителната латентност на конкретно време. Можете да направите 1/(рекламирана скорост на трансфер в Ts/2), за да получите дължината на един тактов цикъл в секунди и след това да го умножите по времевия коефициент, чиято стойност искате да знаете. Като алтернатива, да предположим, че искате по-лесно време. В такъв случай можете да направите 2000/рекламирана скорост на трансфер в MT, за да получите дължината на един тактов цикъл в наносекунди и да го умножите по съотношението на времето.

Например, ако имаме два комплекта RAM, DDR4-3000 CL15 и DDR4-3200 CL16, можем да направим (2000/3000)*15 и (2000/3200)*16, за да открием, че абсолютната CAS латентност на двата типа RAM е 10 наносекунди.

Първични времена

Първичните времена на RAM обикновено се представят като набор от четири числа, разделени с тирета. Понякога те ще бъдат придружени от „1T“ или „2T“ в края. За следващите примери ще използваме първичните времена от два записа в нашата скорошна статия за най-добрата RAM памет за игри през 2022 г .: G.Skill Trident Z Royal DDR4 3200 CL16-18-18-38 и G.Skill Trident Z5 RGB DDR5 6400 CL32-39-39-102 . За тези примери основните времена са съответно 16-18-18-38 и 32-39-39-102. Времето за един тактов цикъл е съответно 0,625 наносекунди и 0,3125 наносекунди.

Забележка : Всички тези времена засягат всяка операция, четене или запис, въпреки че в примерите по-долу ще говорим само за операции за четене, за да опростим нещата.

CAS латентност

Първото число в първичните времена е CAS латентността. Това обикновено е основният момент за подобряване, ако се опитвате да овърклокнете RAM. Латентността на CAS може също да бъде обозначена като CL, tCAS или tCL, като последните две е по-вероятно да бъдат намерени в BIOS и други помощни програми за конфигуриране. CAS е съкращение от Column Address Strobe. Технически това вече не е стробоскоп. Но командата чете данни от колона на отворен ред в това, което е известно като „посещение на страница“.

tCL е мярка за това колко цикъла след изпращане на CAS инструкция отговорът ще започне да се връща по I/O шината. И така, за нашия пример с DDR4, латентността на CAS е 10 наносекунди; за нашия пример с DDR5 латентността на CAS също е 10 наносекунди.

Забавяне от RAS към CAS

Вторият запис в първичните времена е закъснението от RAS към CAS. Това обикновено се означава като tRCD и е минимална стойност, а не точна стойност. Ако няма отворени редове, когато дойде инструкция за четене, това е известно като „пропусната страница“. Първо трябва да се отвори ред за достъп до колона, за да се прочетат нейните данни. RAS означава Row Access Strobe. Подобно на CAS, това вече не е стробоскоп с името, което е махмурлук, но е името на командата, издадена за отваряне на ред.

Закъснението от RAS към CAS е минималното количество тактови цикли, необходими за отваряне на реда, ако приемем, че нито един не е отворен. Времето за четене на данни в този сценарий е tRCD + tCL. Нашият пример за DDR4 има tRCD от 18, което е 11,25 наносекунди, докато нашият пример за DDR5 има tRCD от 39, което дава 12,1875 наносекунди.

Време за предварително зареждане на реда

Третото основно време е времето за предварително зареждане на реда, обикновено съкратено до tRP. Тази стойност е от съществено значение, когато има друг тип пропуск на страница. В този случай десният ред не е отворен, но друг ред е. За да отворите десния ред, първо трябва да затворите другия ред. Процесът на завършване на ред се нарича предварително зареждане. Това включва записване на стойностите в реда, прочетен от момента на отварянето му.

Времето за предварително зареждане на ред е минималният брой тактови цикли, необходими за завършване на процеса на предварително зареждане на отворен ред. Общото време за четене на данни от клетка в този сценарий ще бъде tRP + tRCD + tCL. Тъй като стойностите на tRP са същите като tRCD и в двата ни примера, лесно е да се види, че в крайна сметка ще имат едни и същи стойности: 11,25 наносекунди за DDR4 tRP и 12,1875 наносекунди за DDR5 tRP.

Време за активиране на ред

Четвъртото основно време е времето за активиране на реда, обикновено съкратено до tRAS. Това е минималният брой тактови цикли между командата за отваряне на ред и командата за предварително зареждане за повторното му затваряне. Това е времето, необходимо за вътрешно опресняване на реда. Това е единственото основно време, което се припокрива с друго, по-специално tRCD. Стойностите варират, но обикновено са приблизително tRCD + tCL, въпреки че могат да варират до около tRCD + (2* tCL).

Нашият пример за DDR4 има tRAS от 38 цикъла, което дава общо време от 23,75 наносекунди. Нашият пример за DDR5 има стойност на rRAS от 102 цикъла, което дава общо време от 31,875 наносекунди.

Исторически за синхронизираната DRAM стойностите са били много близки до tRCD + tCL, както се вижда в нашия пример за времена на DDR4. Сценарият tRCD + (2* tCL) традиционно се използва за асинхронна DRAM, тъй като контролерът на паметта трябваше да остави повече от достатъчно време за завършване на операцията. Интересното е, че DDR5 в момента също използва сумата tRCD + (2* tCL). Не е ясно дали това е причинено от промяна в стандарта или е проблем с ранните DDR5 продукти, които ще бъдат затегнати с развитието на платформата.

Интересното е, че има някои доказателства, че е възможно да се стартира с tRAS по-нисък от tRCD + tCL. Теоретично това наистина не би трябвало да работи. Не е ясно дали това е така, защото тази стойност, както повечето други времена, е минимална и контролерът на паметта избира да използва по-слаби времена на практика. Или ако настройките са само частично стабилни. От основните времена, това вероятно има най-малък ефект върху действителната производителност, но може да си струва да се коригира, ако търсите пикова производителност, особено с високите стойности, наблюдавани в текущата DDR5.

Командна скорост

Командната честота е броят на циклите между избран DRAM чип и команда, изпълнена на този чип. Съществуват много акроними за тази стойност, като CR, CMD, CPC и tCPD. Най-лесният начин да разберете е, че числовата стойност обикновено е последвана от „T“. Въпреки нотацията T, това все още е мярка в тактови цикли.

Повечето RAM, които ще намерите, ще работят на 2T, въпреки че някои може да работят на 1T. Ще има минимална разлика, тъй като това е разликата на един тактов цикъл, по-малко от наносекунда.

Вторични и третични времена

Има много други вторични и третични времена, които могат да бъдат променяни. Това обаче е много сложно. Дори опитни овърклокъри на паметта може да отнеме ден или повече, за да наберат стабилни настройки. Някои се коригират по-лесно от други и имат по-значително въздействие. Например tREFI и tRFC. Те контролират колко често се опресняват клетките на паметта и колко време отнема процесът на опресняване. По време на процеса на опресняване банката трябва да остане бездействаща. Така че наличието на възможно най-голям интервал между опресняванията и възможно най-кратък период на опресняване означава, че вашата RAM памет може да функционира повече време.

Настройката на тези стойности показва определена стойност, когато вашата RAM конфигурация има недостатъчен брой банки. Изключително важно е да се разбере, че получаването на грешни стойности ще доведе до мащабни грешки при повреда на паметта, тъй като клетките няма да се опресняват достатъчно често. Тези настройки също са податливи на температурата на RAM, тъй като това пряко влияе върху това колко бързо се разпада зарядът в клетката и следователно колко често трябва да се опреснява.

Съотношение на контролера на паметта

Последните поколения CPU могат да ви позволят да конфигурирате съотношението на контролера на паметта. Това обикновено е известно като Gear 1, 2 и 4. Gear 1 кара контролера на паметта да работи в съотношение 1:1 с паметта. Това обаче води до прекомерно потребление на енергия над 3600MTs, което засяга стабилността на системата. За известно увеличаване на латентността, преминаването към Gear 2 управлява контролера на паметта в съотношение 1:2, на половината от скоростта на паметта. Това в крайна сметка предлага само някаква полза от около 4400MTs и нагоре. Скорост 1 е по-добра, но скорост 2 може да осигури стабилност при по-високи скорости.

Въпреки че това е важно за DDR4 RAM, DDR5 RAM в момента винаги работи в Gear 2, тъй като стартира по-бързо. Въпреки че в момента е ненужно, тъй като технологията не е достатъчно зряла за използване, Gear 4 ще управлява контролера на паметта в съотношение 1: с памет на една четвърт от скоростта. Отново, това е необходимо само при високи скорости. Въпреки това не е ясно къде точно ще бъде това превключване, тъй като хардуерът все още не е там.

Изводи

RAM таймингите предлагат невероятна конфигурируемост за вашата системна RAM. Въпреки това, те също са дълбока заешка дупка, ако влезете в пълен овърклок на RAM. За да улесни извличането на повечето от предимствата, стандартът XMP позволява на производителите на памети да определят своите препоръчителни времена извън стандартите JEDEC. Това може да предложи допълнителна производителност в почти plug-and-play изпълнение.

В някои случаи XMP профилът ще бъде активиран по подразбиране. Все пак често ще е необходимо да го изберете ръчно в BIOS. Това автоматично прилага по-високите скорости, препоръчани от доставчика, и затяга времената към настройките, тествани от доставчика. Ако решите да конфигурирате времената на вашата RAM памет, е от съществено значение да знаете какви са те и какво правят.