жесткий тайминг что это
Тайминги ОЗУ: разбираемся в нюансах
Что означают эти непонятные цифры на оперативной памяти для ПК? Ведь тайминги напрямую влияют на ее быстродействие, но их величина — это вовсе не объем и не скорость. Рассказываем понятным языком и объясняем, какие параметры лучше.
При выборе оперативной памяти для ПК многие пользователи сталкиваются с вопросом изучения характеристик чипов, в том числе рабочих частот и таймингов. Но если с первыми все понятно — чем они выше, тем быстрее память, то со вторыми не все так просто. Мы расскажем, для чего нужен этот параметр и как выбрать планку с оптимальными значениями таймингов.
ЧЧто влияет на скоростные параметры ОЗУ
От скоростных показателей оперативной памяти зависит как быстро будет осуществляться обмен данными между процессором и жестким диском и системой. Чем выше частота работы чипов, тем больше операций чтения/записи она может выполнить в единицу времени. Конечно, от объема оперативной памяти также зависит общее быстродействие ПК, но лишь в определенных программах.
Это можно сравнить с работой экскаватора: процессор (оператор) дает команды экскаватору (ковшу) забрать определенное количество грунта (данных) из котлована (жесткого диска). Чем больше ковш, тем больше грунта (данных) будут забраны и доступны к оперативному использованию. Но быстродействие ПК зависит от слаженной работы всех компонентов системы.
1 байт = 8 бит
Из этого можно вычислить, что DDR3 с частотой 1600 МГц сможет обработать 12800 бит/сек. Аналогично этому DDR4 2400 сможет попустить через себя данные со скоростью 19200 бит/сек. Таким образом, со скоростью обработки данных разобрались.
Теперь плавно переходим к таймингам. Эти цифры также указывают на наклейках на оперативной памяти в виде счетверённых через дефис цифр, например, 8-8-8-24, 9-9-9-24 и т.д. Эти цифры обозначают, какой промежуток времени (задержка) необходим модулю RAM для доступа к битам данных при выборке из таблицы массивов памяти.
Эта задержка характеризует, какое количество тактовых импульсов необходимо для считывания данных из ячеек памяти для 4-х таймингов. Самый важный из четырех цифр — первый, и на этикетке может быть написан только он.
Поэтому, в этих характеристиках действует обратный принцип: чем меньше числа, тем выше скорость. А меньшая задержка обеспечит быстрее считать или записать данные в ячейку памяти и затем достигнут процессора для обработки.
Тайминги замеряют период ожидания (CL, CAS Latency, где CAS — Acess Strobe) чипа памяти, пока он обрабатывает текущий процесс. Т.е. это время между получением команды на чтение и ее выполнением. Со следующими двумя цифрами все несколько сложнее. Вторая цифра в строке таймингов RAS-CAS, ) является ни чем иным, как отрезок времени между получением команды «Active» и выполнением поступающей после нее команды на чтение или запись. Здесь также — чем меньше, тем лучше.
Третья цифра, это RAS Precharge — время, за которое проходит между завершением обработки одной строки и переходом к другой. И последняя цифра демонстрирует параметр памяти Row Active. Он определяет задержку, в течение которой активна одна строка в ячейке.
ККакие тайминги лучше выбирать
Вы также можете подобрать себе оперативную память в качестве апгрейда. Здесь также нужно придерживаться правила равных таймингов, и не допускать, чтобы какой-то из них, например, опережал почти на треть цикла.
Если же вы намерены установить на ПК самую быструю память, что следует учесть, что, например, тайминги 4-4-4-8, 5-5-5-15 и 7-7-7-21 могут обеспечить очень быстрый доступ к данным, но процессор и материнская плата не смогут этим воспользоваться. При этом важно, чтобы в материнской была возможность вручную установить тайминги для ОЗУ.
ККак узнать тайминги оперативной памяти
Для этих целей не обязательно вскрывать корпус и вытаскивать из слотов планки оперативной памяти. Специальная бесплатная утилита CPU-Z позволит быстро узнать нужные цифры таймингов. Для вычиcления тайминга самостоятельно можно использовать довольно простую формулу:
Время задержки (сек) = 1 / Частоту передачи (Гц)
1 / 400 000 000 = 2,5 нсек (наносекунд)
периода полного цикла (время такта). А теперь считаем задержку для обоих вариантов, представленных в рисунках. При таймингах CL-11 модуль будет выдавать «тормоза» периодом 2,5 х 11 = 27,5 нсек. В CPU-Z это значение показано как 28. Как видно из формулы, чем ниже каждый из указываемых параметров, тем быстрее будет ваша оперативная память работать.
ККак вручную задать тайминги в BIOS
Такая возможность есть не в любой материнской плате — лишь в оверклокерских модификациях. Вы можете попробовать выставить тайминги вручную из предлагаемых системой значений, после чего нужно внимательно следить за стабильностью работы ПК под нагрузкой. Если в БИОС специальных настроек не предусмотрено, то стоит смириться с теми, которые установлены по умолчанию.
Тайминг
Тайминг – это понятие, отражающее точное расписание и планирование времени, подразумевающее указание дат и часов, а также сроков выполнения. Значение слова тайминг довольно обширно и может применяться относительно рабочей обстановки, где спланирована деятельность сотрудников, а также их перерывы, а также к торжествам личного характера или свободного времени. Помимо расписания сейчас существуют специальные приложения для мобильных, позволяющие осуществлять функции контроля и планирования времени, также называемые таймингами.
Что это такое
Являясь англоязычным термином, таймингу тяжело подобрать синоним в других языках, но данное понятие можно раскрыть через другие категории. Так он обязательно включает в себя сроки начала и длительности выполнения, а также предопределенность (спланированность) происходящего. Расписание – неотъемлемая часть тайминга, а соответственно подключается категория синхронизации задач с остальными действиями и планами жизни. Это категории практичной, материалистичной стороны, которую есть возможность измерить или зафиксировать, но кроме такого подхода тайминг включает и внутренние процессы.
С внутренней личностной позиции тайминг подразумевает сознательное управление временем для реализации своих возможностей, потенциалов и желаний. Например, тайминг свадебного дня поможет избежать неприятных моментов, получить массу эмоций и успеть реализовать насыщенную программу, не потеряв романтической нотки. Осознанное управление временем подразумевает принципы планирования, но при этом опирается на умение чувствовать настоящий момент. То есть самый лучший планировщик не тот, кто постоянно живет в мечтах о будущих свершениях, а тот, кто может замечать все мелочи настоящего момента.
Умение считывать потребности реальности формирует у человека помимо стратегического, ситуативное мышление, помогающее перестраивать свои планы и идеи.
Успешный тайминг не в скрупулезном следовании расписанию или списку задач, а в умении использовать благоприятные моменты. Например, если удается сидя ехать с работы, то в это время можно прочитать главу или ответить на несколько писем, а не ждать отведенного для этого времени дома.
Для того чтобы реализовывалась ситуативность, необходимо чувствование периодов динамики и статики, то есть тех моментов, когда бесполезно прилагать усилия или наоборот, когда можно одновременно жонглировать множеством проектов.
У всех бывают периоды, когда никакое прикладывание усилий, как бы они не были структурированы и вписаны в общий дневной порядок, не приносят усилий. Бесполезно сажать растения зимой, торопить размышления других или пытаться влиять не категории, не подвластные в силу своей специфики или сложившихся ситуационных моментов.
К таким факторам, останавливающим деятельность, относятся также и внутренние состояния личности, необходимость учета которых может являться первостепенной – апатии и депрессии делают любую деятельность непродуктивной, а значит, и нет смысла заставлять себя. В то же время существуют динамические периода подъема внутренней активности, совпадения многих факторов и удачных предложений – в эти моменты стоит двигаться динамичнее, выискивая новые лазейки, совершая управление на расстоянии, проводя совещания по скайпу из поезда и прочие вещи.
Важно понимать цикличность подобных проявлений и планировать запасные варианты, если вдруг одно состояние сменит другое неожиданно. Это может зависеть от сезонности выполняемых задач или личных биоритмов человека.
Тайминг подразумевает распределение психических ресурсов личности в логичном и экономном ключе. Так если человек уже приходит с работы уставший, а потом погружается в подобную деятельность (например, программист садится играть в приставку или психолог идет общаться с подругами), то происходит перерасход ресурсов и возникает ощущение нехватки времени. На самом деле времени ровно столько же в сутках и осталось, исчерпались силы, и отсутствует ощущение наполненности.
Тайминг рабочего времени
Несмотря на потребность в различных жизненных сферах, тайминг наиболее активно используется в профессиональной среде. Свое развитие, хобби и отдых, свободное время люди все больше привыкли отдавать хаосу, за что конечно имеют соответствующие результаты, а вот рабочее время принято планировать и регулировать.
Рабочий тайминг позволяет со временем провести анализ и выявить резервные временные пространства, которые можно успешно использовать для рационализации деятельности или развития новых навыков. За годы попыток людей организовать свое рабочее время, было выделено несколько успешных приемов, позволяющих сделать тайминг максимально эффективным.
Начинать нужно с составления плана, где события необходимо записывать не по мере того, как они приходят в голову, а по мере их важности, уделяя достаточные временные блоки важным и длительным делам. Мелочи не стоит оставлять без внимания, но их стоит распределять в маленькие промежутки, например, несколько телефонных звонков можно совершить в перерыв между встречами и нет необходимости вносить их в отдельный пункт и тратить пятнадцать минут в никуда.
Кроме того ищите, как можно оптимизировать выполнение – что можно сделать по пути, а что перепоручить, какие дела вполне можно решить удаленно, а для каких необходимо личное присутствие.
Второй вариант компоновки деятельности не по количеству требуемого времени, а по тематике выполнения – так в один блок можно сгруппировать звонки и ответы на корреспонденцию, в другой совещания и личные приемы, в третий деловые обеды и совещания. Однако помните, что некоторым людям тяжело длительное время выполнять одну и ту же деятельность, ведь отдых нервной системы заключается в смене активности.
Какой бы вариант не был выбран, всегда первоочередным должно выполняться наиболее важное дело. Часто бывает так, что пока вы решаете главную задачу, остальные отпадают сами собой, зато заниматься заправкой картриджей, поливом цветов и решением разногласий в коллективе можно вечно, пока не будут пройдены все сроки сдачи готового построенного проекта. Обязательно делегируйте часть своих задач, причем как своим подчиненным, так и людям, идущим мимо (занести по пути в архив журнал). Чтобы избежать отвлекающих соблазнов и вложиться в установленные сроки, стоит самые важные дела выполнять с утра, если конечно ситуация позволяет это сделать. Это не только гарантирует выполнение важного, но и зарядит мотивацией на оставшийся день.
Чтобы вторая половина дня не проходила впустую, всегда ставьте сроки выполнения запланированных дел. Когда задачи просто записаны списком, нет внутреннего таймера, отсчитывающего оставшиеся минуты, чем ускоряется работа.
Активно используйте платные услуги по экономии вашего времени и оплачивайте их – в итоге получите больше. Например, не обязательно самостоятельно привозить готовую продукцию, можно нанять курьера, как и нет необходимости следить за наличием воды, когда можно составить договор с компанией. Этот совет оптимален как для личного использования, так и на уровне компаний – не всегда целесообразно нанимать отдельного сотрудника для выполнения обязанностей или подключаться самому, когда существует множество предложений по реализации необходимой функции.
Обязательно обозначьте в графике «мертвые» часы, когда вы недоступны – это позволит сконцентрироваться на необходимых задачах. Так, когда врача постоянно дергают родственники пациентов, он не может сосредоточиться на разработке правильной схемы лечения, когда заказчики архитектора часто ему звонят, то отвлекают от проектирования и так далее за пару часов, пока вы вне зоны доступа мир не рухнет, а продуктивность повысится.
Весь план, как и часы своей недоступности необходимо составлять с учетом собственных особенностей и рабочей ситуации. Если человек сова по биоритмам, то нет смысла ставить задачи, требующие высокой концентрации на утро – лучше их перенести на обед. Так же бесполезно хирургу устанавливать жесткий график отдыха и работы, ведь длительность операции не всегда предсказуема. Индивидуальный учет является основным залогом успеха – человек в депрессивном состоянии может переструктурировать деятельность, отдав активную роль на время другому, а себе, взяв творческие и вдохновляющие задачи. Тому, у кого период активности наоборот рекомендуется участвовать во всех процессах, вносить новые идеи или заниматься саморазвитием – пользоваться ситуацией.
Автор: Практический психолог Ведмеш Н.А.
Спикер Медико-психологического центра «ПсихоМед»
Что такое тайминги?
Для того чтобы начать изучение вопросов, посвящённых таймингам, следует узнать, как же, собственно, работает оперативная память. Ознакомиться с принципом я предлагаю в вышеупомянутой статье Enot. Выясним, что структура памяти напоминает таблицу, где сначала выбирают строку, а затем столбец; и что таблица эта разбита на банки, для памяти плотностью меньше 64Мбит (SDRAM) количеством 2 штуки, выше – 4 (ста.
Для того чтобы начать изучение вопросов, посвящённых таймингам, следует узнать, как же, собственно, работает оперативная память. Ознакомиться с принципом я предлагаю в вышеупомянутой статье Enot. Выясним, что структура памяти напоминает таблицу, где сначала выбирают строку, а затем столбец; и что таблица эта разбита на банки, для памяти плотностью меньше 64Мбит (SDRAM) количеством 2 штуки, выше – 4 (стандартно). Спецификация память DDR2 SDRAM с чипами плотностью 1Гбит предусматривает уже 8 банков.
Также стоит упомянуть, что на открытие строки в используемом банке уходит больше времени, нежели в другом (т.к. используемую строку нужно сначала закрыть). Очевидно, что лучше новую строку открывать в новом банке (на этом основан принцип чередования строк).
Обычно на памяти (или в спецификации к ней) есть надпись вида 3-4-4-8 или 5-5-5-15. Это сокращённая запись (так называемая схема таймингов) основных таймингов памяти. Что же такое тайминги? Очевидно, что ни одно устройство не может работать с бесконечной скоростью. Значит, на выполнение любой операции уходит какое-либо время. Тайминги это задержка, устанавливающая время, необходимое на выполнение какой-либо команды, то есть время от отправки команды до её выполнения. А каждая цифра обозначает, какое именно время необходимо.
Теперь разберём каждый по очереди. Схема таймингов включает в себя задержки CL-Trcd-Trp-Tras соответственно.
Если вы внимательно читали статью, то узнали, что для работы с памятью необходимо для начала выбрать чип, с которым мы будем работать. Делается это командой CS# (Chip Select). Затем выбирается банк и строка. Перед началом работы с любой строкой необходимо её активировать. Делается это командой выбора строки RAS# (при выборе строки она активируется). Затем (при операции линейного чтения) нужно выбрать столбец командой CAS# (эта же команда инициирует чтение). Затем считать данные и закрыть строку, совершив предварительный заряд (precharge) банка.
Тайминги расположены по порядку следования в простейшем запросе (для простоты понимания). Сначала идут тайминги, затем подтайминги.
CL, Cas Latency – минимальное время между подачей команды на чтение (CAS) и началом передачи данных (задержка чтения).
Tras, Active to Precharge – минимальное время активности строки, то есть минимальное время между активацией строки (её открытием) и подачей команды на предзаряд (начало закрытия строки). Строка не может быть закрыта раньше этого времени.
Trp, Row Precharge – время, необходимое для предварительного заряда банка (precharge). Иными словами, минимальное время закрытия строки, после чего можно активировать новую строку банка.
CR, Command Rate 1/2T – Время, необходимое для декодирования контроллером команд и адресов. Иначе, минимальное время между подачей двух команд. При значении 1T команда распознаётся 1 такт, при 2T – 2 такта, 3T – 3 такта (пока только на RD600).
Это всё основные тайминги. Остальные тайминги имеют меньшее влияние на производительность, а потому их называют подтаймингами.
Trc, Row Cycle Time, Activate to Activate/Refresh Time, Active to Active/Auto Refresh Time – минимальное время между активацией строк одного банка. Является комбинацией таймингов Tras+Trp – минимального времени активности строки и времени её закрытия (после чего можно открывать новую).
Trfc, Row Refresh Cycle Time, Auto Refresh Row Cycle Time, Refresh to Activate/Refresh Command Period, – минимальное время между командой на обновление строки и командой активизации, либо другой командой обновления.
Trrd, ACTIVE bank A to ACTIVE bank B command, RAS to RAS Delay, Row Active to Row Active – минимальное время между активацией строк разных банков. Архитектурно открывать строку в другом банке можно сразу за открытием строки в первом банке. Ограничение же чисто электрическое – на активацию уходит много энергии, а потому при частых активациях строк очень высока электрическая нагрузка на цепи. Чтобы её снизить, была введена данная задержка. Используется для реализации функции чередования доступа к памяти (interleaving).
RTW, Read To Write, (Same) Rank Read To Write – минимальное время между окончанием операции чтения и подачей команды на запись, в одном ранке.
Different Rank Write to Write Delay – минимальное время между двумя командами на запись в разных ранках.
Same Rank Read To Read Delayed – минимальная задержка между двумя командами на чтение в одном ранке.
Trtp, Read to Precharge – минимальный интервал между подачей команды на чтение до команды на предварительный заряд.
Precharge to Precharge – минимальное время между двумя командами предварительного заряда.
Tpall_rp, Precharge All to Active Delay – задержка между командой Precharge All и командой на активацию строки.
Same Rank PALL to REF Delayed – устанавливает минимальное время между командой Precharge All и Refresh в одном ранке.
Different Rank REF to REF Delayed – устанавливает минимальную задержку между двумя командами на обновление (refresh) в разных ранках.
Twcl, Write Latency – задержка между подачей команды на запись и сигналом DQS. Аналог CL, но для записи.
Tdal, цитата из JEDEC 79-2C, p.74: auto precharge write recovery + precharge time (Twr+Trp).
Trcd_rd/Trcd_wr, Activate to Read/Write, RAS to CAS Read/Write Delay, RAW Address to Column Address for Read/Write – сочетание двух таймингов – Trcd (RAS to CAS) и rd/wr command delay. Именно последним и объясняется существование разных Trcd – для записи и чтения (Nf2) и установки BIOS – Fast Ras to Cas.
Tck, Clock Cycle Time – период одного такта. Именно он и определяет частоту памяти. Считается она следующим образом: 1000/Tck=X Mhz (реальная частота).
CS, Chip Select – время, необходимое на выполнения команды, подаваемой сигналом CS# для выбора нужного чипа памяти.
Tac, DQ output access time from CK – время от фронта такта до выдачи данных модулем.
Address and Command Setup Time Before Clock, время, на которое передача установок адресов команд будет предшествовать восходящему фронту такта.
Address and Command Hold Time After Clock, время, на которое будут “заперты” установки адреса и команд после нисходящего фронта такта.
Data Input Setup Time Before Clock, Data Input Hold Time After Clock, то же, что и вышеуказанные, но для данных.
Tck max, SDRAM Device Maximum Cycle Time – максимальный период цикла устройства.
Tdqsq max, DDR SDRAM Device DQS-DQ Skew for DQS and associated DQ signals – максимальный сдвиг между стробом DQS и связанными с ним сигналами данных.
Tqhs, DDR SDRAM Device Read Data Hold Skew Factor – максимальный сдвиг “запирания” считанных данных.
Tch, Tcl, CK high/low pulse width – длительность высокого/низкого уровня тактовой частоты CK.
Thp, CK half pulse width – длительность полупериода тактовой частоты CK.
Max Async Latency – максимальное время асинхронной задержки. Параметр управляет длительностью асинхронной задержки, зависящей от времени, необходимого для передачи сигнала от контроллера памяти до самого дальнего модуля памяти и обратно. Опция существует в процессорах фирмы AMD (Athlon\Opteron).
DRAM Read Latch Delay – задержка, устанавливающая время, необходимое для “запирания” (однозначного распознавания) конкретного устройства. Актуально при повышении нагрузки (числа устройств) на контроллер памяти.
Trpre, Read preamble – время, в течение которого контроллер памяти откладывает активацию приёма данных перед чтением, во избежание повреждения данных.
Trpst, Twpre, Twpst, Write preamble, read postamble, write postamble – то же для записи и после приёма данных.
Read\write Queue Bypass – определяет число раз, которое самый ранний запрос в очереди может быть обойден контроллером памяти, прежде чем быть выполненным.
Bypass Max – определяет, сколько раз самая ранняя запись в DCQ может быть обойдена, прежде чем выбор арбитра будет аннулирован. При установке в 0 выбор арбитра всегда учитывается.
SDRAM MA Wait State, Read Wait State установка 0—2-тактного опережения адресной информации перед подачей сигнала CS#.
Turn-Around Insertion – задержка между циклами. Добавляет задержку в такт между двумя последовательными операциями чтения/записи.
DRAM R/W Leadoff Timing, rd/wr command delay – задержка перед выполнением команды чтения/записи. Обычно составляет 8/7 или 7/5 тактов соответственно. Время от подачи команды до активации банка.
Speculative Leadoff, SDRAM Speculative Read. Обычно в память поступает сначала адрес, затем команда на чтение. Поскольку на расшифровку адреса уходит относительно много времени, можно применить упреждающий старт, подав адрес и команду подряд, без задержки, что повысит эффективность использования шины и снизит простои.
Twtr Same Bank, Write to Read Turnaround Time for Same Bank – время между прекращением операции записи и подачей команды на чтение в одном банке.
Tfaw, Four Active Windows – минимальное время активности четырех окон (активных строк). Применяется в восьмибанковых устройствах.
Memory Refresh Rate. Частота обновления памяти.
Также хотелось бы упомянуть о самом главном вопросе – вопросе об источниках. Именно от его качества и зависит то, насколько точным будет материал. Утверждением всех стандартов оперативной памяти занимается организация JEDEC, поэтому вопрос о компетентности снимается. Исключением являются последние материалы (Intel, Dron’t), обладающие рядом неточностей и опечаток, которые использовались как вспомогательные.
Использованные материалы:
1. DDR SDRAM «JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION JESD79E May 2005 Double Data Rate (DDR) SDRAM Specification (Revision of JESD79D)»
2. DDR2 SDRAM SPECIFICATION JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION JESD79-2C (Revision of JESD79-2B) MAY 2006
3. 4_01_02_04R13 Appendix D, Rev. 1.0 : SPD’s for DDR SDRAM
4. Intel® 965 Express Chipset Family Datasheet
Хотелось выразить благодарность Keper, по просьбе которого и была написана статья.
Обсуждение статьи ведётся в теме конференции.
Что такое тайминги и как они влияют на скорость оперативной памяти
Содержание
Содержание
Выбор оперативной памяти в игровую сборку может обернуться кошмаром, если начать разбираться в тонкостях ее работы. Требования современных игровых и рабочих задач диктуют свои условия, поэтому память — теперь чуть ли не самая важная и сложная часть в сборке компьютера. Среди многочисленных моделей нужно выбрать единственный подходящий вариант и это пугает. Причем самое сложное в этом — почему память с меньшей частотой работает быстрее и показывает больше кадров в играх, чем та, у которой частота выше. Для этого нужно разобраться, в чем все-таки измеряется скорость памяти и какие параметры влияют на нее.
Мощность компьютера измеряется величиной FLOPS, которая обозначает количество вычислительных операций за секунду. По причине того, что компьютеры могут одновременно выполнять миллионы операций, к флопсам добавляют приставку «гига».
В привычной же обстановке мы можем путать мощность и частоту, поэтому считаем производительность компьютеров не гигафлопсами, а максимальной рабочей частотой. Это проще в рядовых ситуациях, когда говорящие знают тему хорошо и соотносят мощность с герцами в уме автоматически.
В то же время, такое языковое упрощение вносит коррективы в понимание практической части вопроса. Вырывая контекст из форумов, рядовой пользователь и правда думает, что мощность памяти можно выразить в герцах. Просто потому, что гонка за частотой стала трендом среди любителей и энтузиастов. Это и мешает неопытному человеку понять, почему его высокочастотный процессор может проиграть тому, у которого на несколько сотен герц меньше. Все просто — у одного два ядра и четыре потока, а у другого четыре настоящих. И это большая разница.
Оперативная память и ее скорость
Оперативная память состоит из тысяч элементов, связанных между собой в чипах-микросхемах. Их называют банками (bank), которые хранят в себе строчки и столбцы с электрическим зарядом. Сам электрический заряд — это информация (картинки, программы, текст в буфере обмена и много чего еще). Как только системе понадобились данные, банка отдает заряд и ждет команды на заполнение новыми данными. Этим процессом руководит контроллер памяти.
Для аналогии, сравним работу оперативной памяти и работу кафе. Чипы можно представить в виде графинов с томатным соком. Каждый наполнен соком и мякотью спелых помидоров (электрический заряд, информация). В кафе приходит клиент (пользователь компьютера) и заказывает сок (запускает игру). Бармен (контроллер, тот, кто управляет банками) принимает заказ, идет на кухню (запрашивает информацию у банок), наливает сок (забирает игровые файлы) и несет гостю, а затем возвращается и заполняет графин новым соком (новой информацией о том, что запустил пользователь). Так до бесконечности.
Тайминги — качество
Работа памяти, вопреки стереотипу, измеряется не только герцами. Быстроту памяти принято измерять в наносекундах. Все элементы памяти работают в наносекундах. Чем чаще они разряжаются и заряжаются, тем быстрее пользователь получает информацию. Время, за которое банки должны отрабатывать задачи назвали одним словом — тайминг (timing — расчет времени, сроки). Чем меньше тактов (секунд) в тайминге, тем быстрее работают банки.
Такты. Если нам необходимо забраться на вершину по лестнице со 100 ступеньками, мы совершим 100 шагов. Если нам нужно забраться на вершину быстрее, можно идти через ступеньку. Это уже в два раза быстрее. А можно через две ступеньки. Это будет в три раза быстрее. Для каждого человека есть свой предел скорости. Как и для чипов — какие-то позволяют снизить тайминги, какие-то нет.
Частота — количество
Теперь, что касается частоты памяти. В работе ОЗУ частота влияет не на время, а на количество информации, которую контроллер может утащить за один подход. Например, в кафе снова приходит клиент и требует томатный сок, а еще виски со льдом и молочный коктейль. Бармен может принести сначала один напиток, потом второй, третий. Клиент ждать не хочет. Тогда бармену придется нести все сразу за один подход. Если у него нет проблем с координацией, он поставит все три напитка на поднос и выполнит требование капризного клиента.
Аналогично работает частота памяти: увеличивает ширину канала для данных и позволяет принимать или отдавать больший объем информации за один подход.
Тайминги плюс частота — скорость
Соответственно, частота и тайминги связаны между собой и задают общую скорость работы оперативной памяти. Чтобы не путаться в сложных формулах, представим работу тандема частота/тайминги в виде графического примера:
Разберем схему. На торговом центре есть два отдела с техникой. Один продает видеокарты, другой — игровые приставки. Дефицит игровой техники довел клиентов до сумасшествия, и они готовы купить видеокарту или приставку, только чтобы поиграть в новый Assassin’s Creed. Условия торговли такие: зона ожидания в отделе первого продавца позволяет обслуживать только одного клиента за раз, а второй может разместить сразу двух. Но у первого склад с видеокартами находится в два раза ближе, чем у второго с приставками. Поэтому он приносит товар быстрее, чем второй. Однако, второй продавец будет обслуживать сразу двух клиентов, хотя ему и придется ходить за товаром в два раза дальше. В таком случае, скорость работы обоих будет одинакова. А теперь представим, что склад с приставками находится на том же расстоянии, что и у первого с видеокартами. Теперь продавец консолей начнет работать в два раза быстрее первого и заберет себе большую часть прибыли. И, чем ближе склад и больше клиентов в отделе, тем быстрее он зарабатывает деньги.
Так, мы понимаем, как взаимодействует частота с таймингами в скорости работы памяти.
Соответственно, чем меньше метров проходит контроллер до банок с электрическим зарядом, тем быстрее пользователь получает информацию. Если частота памяти позволяет доставить больше информации при том же расстоянии, то скорость памяти возрастает. Если частота памяти тянет за собой увеличение расстояния до банок (высокие тайминги), то общая скорость работы памяти упадет.
Сравнить скорость разных модулей ОЗУ в наносекундах можно с помощью формулы: тайминг*2000/частоту памяти. Так, ОЗУ с частотой 3600 и таймингами CL14 будет работать со скоростью 14*2000/3600 = 7,8 нс. А 4000 на CL16 покажет ровно 8 нс. Выходит, что оба варианта примерно одинаковы по скорости, но второй предпочтительнее из-за большей пропускной способности. В то же время, если взять память с частотой 4000 при CL14, то это будет уже 7 нс. При этом пропускная способность станет еще выше, а время доставки информации снизится на 1 нс.
Строение чипа памяти и тайминги
В теории, оперативная память имеет скорость в наносекундах и мегабайтах в секунду. Однако, на практике существует не один десяток таймингов, и каждый задает время на определенную работу в микросхеме.
Они делятся на первичные, вторичные и третичные. В основном, для маркетинговых целей используется группа первичных таймингов. Их можно встретить в характеристиках модулей. Например:
Вот, как выглядят тайминги на самом деле:
Их намного больше и каждый за что-то отвечает. Здесь бармен с томатным соком не поможет, но попробуем разобраться в таймингах максимально просто.
Схематика чипов
Микросхемы памяти можно представить в виде поля для игры в морской бой или так:
В самом упрощенном виде иерархия чипа это: Rank — Bank — Row — Column. В ранках (рангах) хранятся банки. Банки состоят из строк (row) и столбцов (column). Чтобы найти информацию, контроллеру необходимо иметь координаты точки на пересечении строк и столбцов. По запросу, он активирует нужные строки и находит информацию. Скорость такой работы зависит от таймингов.
Первичные
CAS Latency (tCL) — главный тайминг в работе памяти. Указывает время между командой на чтение/запись информации и началом ее выполнения.
RAS to CAS Delay (tRCD) — время активации строки.
Row Precharge Time (tRP) — прежде чем перейти к следующей строке в этом же банке, предыдущую необходимо зарядить и закрыть. Тайминг обозначает время, за которое контроллер должен это сделать.
Row Active Time (tRAS) — минимальное время, которое дается контроллеру для работы со строкой (время, в течение которого она может быть открыта для чтения или записи), после чего она закроется.
Command Rate (CR) — время до активации новой строки.
Вторичные
Второстепенные тайминги не так сильно влияют на производительность, за исключением пары штук. Однако, их неправильная настройка может влиять на стабильность памяти.
Write Recovery (tWR) — время, необходимое для окончания записи данных и подачи команды на перезарядку строки.
Refresh Cycle (tRFC) — период времени, когда банки памяти активно перезаряжаются после работы. Чем ниже тайминг, тем быстрее память перезарядится.
Row Activation to Row Activation delay (tRRD) — время между активацией разных строк банков в пределах одного чипа памяти.
Write to Read delay (tWTR) — минимальное время для перехода от чтения к записи.
Read to Precharge (tRTP) — минимальное время между чтением данных и перезарядкой.
Four bank Activation Window (tFAW) — минимальное время между первой и пятой командой на активацию строки, выполненных подряд.
Write Latency (tCWL) — время между командой на запись и самой записью.
Refresh Interval (tREFI) — чтобы банки памяти работали без ошибок, их необходимо перезаряжать после каждого обращения. Но, можно заставить их работать дольше без отдыха, а перезарядку отложить на потом. Этот тайминг определяет количество времени, которое банки памяти могут работать без перезарядки. За ним следует tRFC — время, которое необходимо памяти, чтобы зарядиться.
Третичные
Эти тайминги отвечают за пропускную способность памяти в МБ/с, как это делает частота в герцах.
Эти отвечают за скорость чтения:
Эти отвечают за скорость копирования в памяти (tWTR):
Скорость чтения после записи (tRTP):
А эти влияют на скорость записи:
Скорость памяти во времени
Итак, мы разобрались, что задача хорошей подсистемы памяти не только в хранении и копировании данных, но и в быстрой доставке этих данных процессору (пользователю). Будь у компьютера хоть тысяча гигабайт оперативной памяти, но с очень высокими таймингами и низкой частотой работы, по скорости получится уровень неплохого SSD-накопителя. Но это в теории. На самом деле, любая доступная память на рынке как минимум соответствует требованиям JEDEC. А это организация, которая знает, как должна работать память, и делает это стандартом для всех. Аналогично ГОСТу для колбасы или сгущенки.
Стандарты JEDEC демократичны и современные игровые системы редко работают на таких низких настройках. Производители оставляют запас прочности для чипов памяти, чтобы компании, которые выпускают готовые планки оперативной памяти могли немного «раздушить» железо с помощью разгона. Так, появились заводские профили разгона XMP для Intel и DOHCP для AMD. Это «официальный» разгон, который даже покрывается гарантией производителя.
Профили разгона включают в себя информацию о максимальной частоте и минимальных для нее таймингах. Так, в характеристиках часто пишут именно возможности работы памяти в XMP режимах. Например, частоте 3600 МГц и CL16. Чаще всего указывают самый первый тайминг как главный.
Чем выше частота и ниже тайминги, тем круче память и выше производительность всей системы.
Так работает оперативная память с момента ее создания и до нашего времени.