Что такое тайминги памяти. Суть и назначение таймингов оперативной памяти

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.

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.

CAS Latency (Column Address Strobe Latency ) или CL - показатель задержки CAS. Под ним подразумевается время ожидания между запросом процессора и моментом выхода в доступность первой ячейки данных из памяти. При этом, нужная строка уже должна быть активной, если это не так, потребуется дополнительное время. Время исчисляется в циклах.

Задержка CAS в модулях памяти:

SDR SDRAM - 1, 2, 3 цикла;
DDR SDRAM - 2, 2.5 цикла.

Обозначение задержки CAS на модулях памяти производится как "CAS" или "CL". А показатель CAS2, CAS-2, CAS=2, CL2, CL-2 или CL=2 указывает на длительность задержки (в данном случае, равную 2 циклам).

Чем меньше показатель CAS Latency, тем лучше.

В асинхронной DRAM, показатель интервала указывается в наносекундах. Синхронные DRAM отображают интервал в тактах (циклах).

Динамический RAM расположен в виде прямоугольного массива. Каждый ряд выбран горизонтальной строкой. Отправка логического высокого сигнала по данной строке позволяет в данной строке представить MOSFET, подключая каждый накопительный конденсатор к соответствующей вертикальной битовой линейке. Каждая битовая линия подключена к усилителю, который производит небольшое изменение напряжения. Этот сигнал усилителя впоследствии выходит из DRAM-чипа для обновления строки.

Когда нет активности в строке, массив находится в режиме ожидания и только часть линий находится в состоянии готовности. При этом уровень напряжения - средний. Он отклоняется в сторону большего или меньшего, в зависимости от активности строки.

Чтобы получить доступ к памяти, строки сперва должны быть выбраны и загружены в усилитель. Только после этого строка становится активной, а колонки - доступны для операций чтения и записи.

В качестве примера возьмем типичный 1 ГБ SDRAM модуль памяти. Он может содержать до 8 отдельных гигабитных DRAM чипов, каждый из которых вмещает до 128 Мб памяти. Внутри себя каждый чип разделен еще на 8 банков по 227 Мбит, каждый из которых содержит отдельный массив DRAM. Каждый массив содержит 214 = 16 384 строк по 213 = 8192 бит каждый. Один байт памяти (с каждого чипа; 64 бит в сумме - со всего DIMM) способен к обработке 3-битного номера банка, 14-битного адреса строки и 10-битного адреса колонки.

Примеры тайминга памяти

Только CAS latency

Поколение	Скорость передачи данных	Время бита	Частота	Цикл	Первое слово	Четвертое слово	Восьмое слово

Приветствую, дорогие читатели! Сегодня мы с вами будем разбираться что значат тайминги в оперативной памяти и на что влияет этот параметр. Действительно, вдруг под этим умным словом нам пытаются втюхать очередную пустышку – например, как мегапиксели в камере мобильного телефона без вменяемой оптики?

Из этой статьи вы узнаете:

Немного матчасти

Чтобы разобраться с таймингами – что это такое и для чего они нужны, следует слегка немного углубиться в механизм работы оперативки. Упрощенная схема выглядит следующим образом: ячейки ОЗУ устроены по принципу двухмерных матриц, доступ к которым происходит с указанием столбца и строки.

Ячейки памяти – по сути, конденсаторы, которые могут быть заряженными или разряженными, записывая таким образом единицу или ноль (я думаю, все уже давно в курсе, что любое вычислительное устройство работает с двоичным кодом).

Благодаря изменению напряжения с высокого на низкое посылается импульс доступа к строке (RAS) или столбцу (CAS). Синхронизированные с тактовым импульсом сигналы сначала подаются на строку, затем на столбец. При записи информации подается дополнительный импульс допуска (WE). Производительность памяти напрямую зависит от количества данных, передаваемых за каждый такт.

При этом есть одно НО: данные передаются не мгновенно, а с некоторой задержкой, которую еще называют латентностью. А мгновенно, как известно, ничего не передается – даже фотоны света имеют конечную скорость. Что говорить об электронах, пытающихся пробиться сквозь слои кремния?

Что означают тайминги

Итак, таймингом или латентностью называют величину задержки от поступления до исполнения команды. Их, а также всяких подтаймингов, существует несколько десятков видов, однако с практической стороны они интересны разве что инженерам и прочим большим специалистам по аппаратной части.Для обычного юзера важны четыре вида тайминга, которые обычно указываются при маркировке оперативки:

tRCD – задержка между импульсами RAS и CAS;
tCL – задержка от подачи команды о чтении или записи до импульса CAS;
tRP – задержка от обработки строки до перехода к следующей;
tRAS – задержка между активацией строки и началом обработки.

Некоторые производители также указывают Command rate – задержка между выбором конкретного чипа на модуле памяти и активацией строки.

Маркировка

Мерой тайминга является такт шины памяти. По сути, эти цифры позволяют в общих чертах оценить производительность планки оперативки еще до ее покупки.

Обычно тайминги указываются на шильдике наряду с типом памяти, частотой и прочими характеристиками. Для удобства записываются они в виде набора цифр через дефис в следующем порядке: tRCD‐ tCL‐ tRP‐ tRAS. Например, так: 7–7-7–18.

Однако эту информацию указывают не все производители, поэтому существует вероятность, что, разобрав компьютер и вытащив модуль памяти, требуемых данных вы не найдете. Как узнать интересующие параметры? В этом случае на помощь придут программы, позволяющие получить полную информацию о железе – например, Speccy или CPU‐Z.

И заметьте, в описаниях товаров интернет‐магазинов часто информация о таймингах не приводится.

Поэтому, если вы решили заморочиться по харду и подобрать дополнительную планку оперативки с абсолютно идентичными таймингами, чтобы активировать двухканальный режим оперативной памяти (зачем вам это нужно, ), скорее всего придется отправиться в компьютерный магазин и морочить голову продавцу (или найти инфу на маркировке самостоятельно).

Настройка таймингов

Каждая планка оперативки снабжена чипом SPD, в котором хранится информация о рекомендуемых значениях таймингов применительно к частотам системной шины. Обычно компьютер при автоматических настройках устанавливает оптимальное значение латентности, благодаря которому оперативка покажет лучшую производительность.

Переназначить тайминги можно в БИОСе. Это – одна из любимых забав оверклокеров и прочих компьютерных колдунов, которые при помощи всяких хитрых настроек могут существенно увеличить производительность любого железа. Если вы не знаете, какие тайминги ставить, лучше ничего не трогайте, выбрав автоматическую настройку.

Естественно, многих при покупке оперативной памяти интересует вопрос, что будет если у разных модулей памяти разные тайминги. По сути, ничего страшного не произойдет – вы просто не сможете запустить оперативку в двухканальном режиме.

Известно о случаях полной несовместимости модулей памяти, совместное использование которых провоцирует появление «синего экрана смерти», однако здесь кроме латентности следует учитывать еще множество дополнительных параметров.

Отправляясь за новой планкой памяти, вы можете продолжать сомневаться, какие тайминги лучше. Естественно, те, которые ниже. Однако разница в цифрах латентности находит отражение в разнице в цифрах на ценнике – при прочих равных параметрах модуль с меньшими таймингами будет стоять дороже.

И если вы читали мои предыдущие публикации, то вероятно еще помните, что я всяко негодую по поводу ископаемой DDR3 и агитирую всех при сборке компа ориентироваться на прогрессивный стандарт DDR4.

Еще на эту тему для вас полезно будет ознакомиться со статьями и как соотносятся частота процессора и частота оперативной памяти. Для глубокого погружения, так сказать. Чтобы знать вообще все.

На этом, дорогие друзья, я говорю вам “До завтра”. Спасибо за внимание, и расшаривание этой публикации в социальных сетях.

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.