Aké sú časovanie RAM?

Väčšina používateľov počítačov sa pri kúpe počítača nebude príliš starať o výkon. Pokiaľ je to dostatočne rýchle a lacné, je to dosť dobré. Kúpia si počítač so súčasnou alebo predchádzajúcou generáciou CPU a hľadajú správne množstvo úložiska s presnosťou na pol terabajtu.

Niektorí môžu hľadať rýchlosť procesora, počet jadier alebo kapacitu RAM, ale to býva všetko. Ak ste technologický nadšenec, môžete týmto veciam venovať väčšiu pozornosť, aby ste vedeli, čo dostanete a či je to naozaj dobrý obchod.

Jedným zo spôsobov, ako z počítača vyžmýkať maximum výkonu, je získať vysokovýkonnú pamäť RAM. Výrazným honosným predajným číslom je taktovanie pamäte RAM, ako napríklad DDR4-3200 alebo DDR5-6400. Technicky to druhé číslo nie je rýchlosť hodín. Ide o prenosovú rýchlosť. Je to dvojnásobná rýchlosť hodín, pretože DDR RAM má dvojnásobnú rýchlosť prenosu dát. Napriek tomu vyššie číslo znie lepšie na marketingových materiáloch.

Táto prenosová rýchlosť je mierou šírky pásma pamäte RAM, takže vyššie čísla sú lepšie. Šírka pásma však nie je jediným faktorom výkonu pamäte RAM. Latencia je rovnako dôležitá, ak nie ešte dôležitejšia.

Čo je latencia?

Latencia je miera oneskorenia medzi spustením procesu a jeho skutočným priebehom. Jednoduchým príkladom je „ping“ vášho internetového pripojenia. Ak ste niekedy spustili test rýchlosti, uvidíte rýchlosť sťahovania a ping. Rýchlosť sťahovania je šírka vášho internetového pásma a ping je latencia medzi vami zadaným požiadavkou a serverom, ktorý ju prijme. Ako mnohí hráči vedia, nezáleží na tom, aký rýchly máte internet. Ak máte vysokú latenciu, nebudete mať dobrý zážitok.

Vysokovýkonná pamäť RAM bude vždy propagovať svoju rýchlosť. Často bude propagovať aspoň jednu konkrétnu mieru latencie. Najbežnejšou a najdôležitejšou mierou latencie je CAS Latencia, niekedy skrátená na CL. Ak sa pozriete trochu hlbšie do špecifikácií produktu, vo všeobecnosti je možné nájsť štyri hlavné primárne načasovanie. Sú to tCL/tCAS (latencia CAS), tRCD, tRP a tRAS. Po týchto časovaniach môže občas nasledovať piate číslo, rýchlosť príkazov, ale to je trochu iné a vo všeobecnosti nedôležité.

Základy fungovania RAM

Predtým, ako definujeme tieto primárne časovanie, bude nevyhnutné porozumieť základom toho, ako RAM skutočne funguje. Údaje v pamäti RAM sú uložené v stĺpcoch a kedykoľvek je možné interagovať iba s jedným. Aby ste mohli čítať alebo zapisovať do stĺpca, musíte najskôr otvoriť riadok, v ktorom sa daný stĺpec nachádza. Naraz môže byť otvorený iba jeden riadok. RAM môže byť dodávaná s viacerými bankami. V tomto prípade môže byť pre každú banku k dispozícii iba jeden riadok. Zatiaľ čo je možné naraz pracovať iba s jedným stĺpcom, otvorený druhý riadok v druhej banke umožňuje efektívne zaradiť ďalšiu operáciu čítania alebo zápisu do frontu.

Je dôležité pochopiť, že načasovanie nie sú absolútne hodnoty. Sú to vlastne násobky I/O hodín RAM, keďže ide o jednotky hodinových cyklov. Opäť platí, že RAM má dvojnásobnú rýchlosť prenosu dát, čo je polovica inzerovanej rýchlosti. Na určenie skutočnej latencie konkrétneho načasovania musíte urobiť nejaké výpočty. Môžete urobiť 1/(inzerovaná prenosová rýchlosť v Ts/2), aby ste získali dĺžku jedného hodinového cyklu v sekundách a potom to vynásobiť pomerom časovania, ktorého hodnotu chcete poznať. Prípadne si predstavte, že chcete ľahší čas. V takom prípade môžete vykonať prenosovú rýchlosť 2 000/inzerovanú prenosovú rýchlosť v MT, aby ste získali dĺžku jedného hodinového cyklu v nanosekundách a vynásobili ju pomerom časovania.

Napríklad, ak máme dve sady RAM, DDR4-3000 CL15 a DDR4-3200 CL16, môžeme urobiť (2000/3000)*15 a (2000/3200)*16, aby sme zistili, že absolútna latencia CAS oboch typov RAM je 10 nanosekúnd.

Primárne načasovanie

Primárne časovanie pamäte RAM je zvyčajne prezentované ako súbor štyroch čísel oddelených pomlčkami. Príležitostne ich bude sprevádzať buď „1T“ alebo „2T“ na konci. V nasledujúcich príkladoch použijeme primárne načasovanie z dvoch záznamov v našom nedávnom článku o najlepšej hernej pamäti RAM v roku 2022 : G.Skill Trident Z Royal DDR4 3200 CL16-18-18-38 a G.Skill Trident Z5 RGB DDR5 6400 CL32-39-39-102 . Pre tieto príklady sú primárne časovania 16-18-18-38 a 32-39-39-102. Čas jedného hodinového cyklu je 0,625 nanosekúnd, respektíve 0,3125 nanosekúnd.

Poznámka : Všetky tieto časovania ovplyvňujú akúkoľvek operáciu, čítanie alebo zápis, aj keď v nižšie uvedených príkladoch budeme len odkazovať na operácie čítania, aby sme veci zjednodušili.

CAS Latencia

Prvým číslom v primárnom časovaní je latencia CAS. Toto je zvyčajne primárne načasovanie na zlepšenie, ak sa pokúšate pretaktovať RAM. Latencia CAS môže byť tiež označená ako CL, tCAS alebo tCL, pričom posledné dve sa s väčšou pravdepodobnosťou nachádzajú v systéme BIOS a iných konfiguračných nástrojoch. CAS je skratka pre Strobe adresy stĺpca. Technicky to už nie je stroboskop. Príkaz však načíta údaje zo stĺpca otvoreného riadka v takzvanom „prístupe na stránku“.

tCL je miera počtu cyklov po odoslaní inštrukcie CAS, kedy sa odpoveď začne vracať cez I/O zbernicu. Takže pre náš príklad DDR4 je latencia CAS 10 nanosekúnd; pre náš príklad DDR5 je latencia CAS tiež 10 nanosekúnd.

Oneskorenie RAS do CAS

Druhou položkou v primárnom časovaní je oneskorenie RAS na CAS. Vo všeobecnosti sa to bude označovať ako tRCD a je to minimálna hodnota, nie presná hodnota. Ak pri príchode inštrukcie na čítanie nie sú otvorené žiadne riadky, nazýva sa to „vynechanie stránky“. Najprv musíte otvoriť riadok, aby ste získali prístup k stĺpcu na čítanie jeho údajov. RAS je skratka pre Row Access Strobe. Rovnako ako CAS, už to nie je stroboskop s názvom kocovina, ale je to názov príkazu vydaného na otvorenie riadku.

Oneskorenie RAS to CAS je minimálny počet hodinových cyklov potrebných na otvorenie riadku za predpokladu, že žiadny nie je otvorený. Čas potrebný na čítanie údajov v tomto scenári je tRCD + tCL. Náš príklad DDR4 má tRCD 18, čo je 11,25 nanosekúnd, zatiaľ čo náš príklad DDR5 má tRCD 39, čo dáva 12,1875 nanosekúnd.

Čas prednabitia riadku

Tretím primárnym načasovaním je čas prednabíjania riadkov, všeobecne skrátený na tRP. Táto hodnota je nevyhnutná, ak dôjde k vynechaniu iného typu stránky. V tomto prípade nie je otvorený pravý riadok, ale iný riadok je otvorený. Ak chcete otvoriť pravý riadok, druhý riadok musí byť najskôr zatvorený. Proces dokončenia riadku sa nazýva predbežné nabíjanie. Zahŕňa to zapísanie hodnôt do riadka, ktorý sa načítal pri jeho otvorení.

Čas prednabíjania riadka je minimálny počet hodinových cyklov potrebný na dokončenie procesu predbežného nabíjania v otvorenom riadku. Celkový čas potrebný na čítanie údajov z bunky by v tomto scenári bol tRP + tRCD + tCL. Keďže hodnoty tRP sú rovnaké ako tRCD v oboch našich príkladoch, je ľahké vidieť, že by skončili s rovnakými hodnotami: 11,25 nanosekúnd pre DDR4 tRP a 12,1875 nanosekúnd pre DDR5 tRP.

Čas aktivácie riadku

Štvrtým primárnym načasovaním je čas aktivácie riadka, všeobecne skrátený na tRAS. Toto je minimálny počet hodinových cyklov medzi príkazom na otvorenie riadku a príkazom predbežného nabitia na jeho opätovné zatvorenie. Je to čas potrebný na vnútorné obnovenie riadku. Toto je jediné primárne načasovanie, ktoré sa prekrýva s iným, konkrétne tRCD. Hodnoty sa líšia, ale zvyčajne sú zhruba tRCD + tCL, hoci sa môžu pohybovať až okolo tRCD + (2* tCL).

Náš príklad DDR4 má tRAS 38 cyklov, čo dáva celkový čas 23,75 nanosekúnd. Náš príklad DDR5 má hodnotu rRAS 102 cyklov, čo dáva celkový čas 31,875 nanosekúnd.

Historicky boli pre synchronizovanú DRAM hodnoty veľmi blízko tRCD + tCL, ako je vidieť v našom príklade časovania DDR4. Scenár tRCD + (2* tCL) sa tradične používal pre asynchrónne DRAM, pretože pamäťový radič potreboval na dokončenie operácie poskytnúť viac než dostatok času. Zaujímavosťou je, že DDR5 v súčasnosti používa aj súčet tRCD + (2* tCL). Nie je jasné, či je to spôsobené zmenou štandardu alebo či ide o počiatočný problém skorých produktov DDR5, ktorý sa bude sprísňovať, keď platforma dozrieva.

Je zaujímavé, že existujú určité dôkazy, že je možné zaviesť systém s tRAS nižším ako tRCD + tCL. Teoreticky by to naozaj nemalo fungovať. Nie je jasné, či je to preto, že táto hodnota, rovnako ako väčšina ostatných časovaní, je minimálna a pamäťový radič sa v praxi rozhodol použiť voľnejšie časovanie. Alebo keby boli nastavenia len čiastočne stabilné. Z primárnych načasovaní to má pravdepodobne najmenší vplyv na skutočný výkon, ale môže to stáť za úpravu, ak hľadáte špičkový výkon, najmä s vysokými hodnotami, ktoré sa vyskytujú v súčasných DDR5.

Rýchlosť príkazov

Rýchlosť príkazov je počet cyklov medzi vybraným čipom DRAM a príkazom vykonaným na tomto čipe. Pre túto hodnotu existuje veľa akronymov, ako napríklad CR, CMD, CPC a tCPD. Najjednoduchší spôsob, ako to zistiť, je, že za číselnou hodnotou zvyčajne nasleduje „T“. Napriek T notácii je to stále miera v hodinových cykloch.

Väčšina RAM, ktorú nájdete, bude bežať pri 2 T, hoci niektoré môžu bežať pri 1 T. Bude tam minimálny rozdiel, pretože ide o rozdiel jedného hodinového cyklu, menej ako nanosekundu.

Sekundárne a terciárne načasovanie

Existuje množstvo ďalších sekundárnych a terciárnych časovaní, ktoré možno zmeniť. Urobiť to je však veľmi zložité. Dokonca aj skúseným používateľom pretaktovania pamäte môže trvať deň alebo viac, kým sa vytočia stabilné nastavenia. Niektoré sa prispôsobujú ľahšie ako iné a majú výraznejší vplyv. Napríklad tREFI a tRFC. Tieto kontrolujú, ako často sa obnovujú pamäťové bunky a ako dlho proces obnovy trvá. Počas procesu obnovy musí banka inak nečinne sedieť. Takže čo najväčšia medzera medzi obnovami a čo najkratšia obnovovacia perióda znamená, že vaša RAM môže fungovať dlhšie.

Vyladenie týchto hodnôt ukazuje konkrétnu hodnotu, keď vaša konfigurácia RAM má nedostatočný počet bánk. Je dôležité pochopiť, že nesprávne nastavenie týchto hodnôt spôsobí rozsiahle chyby poškodenia pamäte, pretože bunky sa nebudú dostatočne často obnovovať. Tieto nastavenia sú tiež citlivé na teplotu pamäte RAM, pretože to priamo ovplyvňuje, ako rýchlo sa náboj v článku vybije a teda ako často je potrebné ho obnovovať.

Pomer radiča pamäte

Nedávne generácie CPU vám umožňujú konfigurovať pomer radiča pamäte. Toto je zvyčajne známe ako Gear 1, 2 a 4. Gear 1 spôsobí, že pamäťový radič beží v pomere 1:1 s pamäťou. To však vedie k nadmernému odberu energie nad 3600 MT, čo ovplyvňuje stabilitu systému. Pre určité zvýšenie latencie sa prepnutím na Gear 2 spustí pamäťový radič v pomere 1:2, pri polovičnej rýchlosti pamäte. To v konečnom dôsledku ponúka len výhody od približne 4400 MT a viac. Gear 1 je lepší, ale Gear 2 dokáže poskytnúť stabilitu pri vyšších rýchlostiach.

Aj keď je to dôležité pre DDR4 RAM, DDR5 RAM v súčasnosti vždy beží v Gear 2, pretože začína rýchlejšie. Aj keď je to v súčasnosti zbytočné, pretože technológia nie je dostatočne vyspelá na použitie, Gear 4 by ovládal pamäťový radič v pomere 1: s pamäťou pri jednej štvrtine rýchlosti. Opäť je to potrebné len pri vysokých rýchlostiach. Nie je však jasné, kde presne by tento prechod bol, pretože hardvér tam ešte nie je.

Závery

Časovanie RAM ponúka neuveriteľnú konfigurovateľnosť pre vašu systémovú RAM. Sú však tiež hlbokou králičou dierou, ak sa dostanete do plného pretaktovania RAM. Aby sa uľahčilo získanie väčšiny výhod, štandard XMP umožňuje výrobcom pamätí špecifikovať ich odporúčané časovanie mimo štandardov JEDEC. To môže ponúknuť extra výkon v implementácii takmer plug-and-play.

V niektorých prípadoch bude profil XMP štandardne povolený. Často však bude potrebné vybrať ho manuálne v systéme BIOS. Tým sa automaticky použijú vyššie rýchlosti odporúčané výrobcom a sprísnia sa časovanie na nastavenia testované výrobcom. Ak sa rozhodnete nakonfigurovať časovanie pamäte RAM, je dôležité vedieť, čo sú a čo robia.