درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم

درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم

در مقاله قبلی که با عنوان درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت اول منتشر کردیم ما روی بحث سرعت حافظه رم تمرکز کردیم، در قسمت دوم روی تایمینگ رم و پارامترهای تاخیر رم که روی سرعت رم تاثیر می گذارند تمرکز خواهیم کرد. پیشنهاد می کنیم قبل از خواندن این مقاله، قسمت اول را مطالعه بفرمایید.

تایمینگ رم

به خاطر تایمینگ، دو ماژول حافظه که دارای حداکثر سرعت تئوری مشابهی هستند می توانند سطوح عملکردی متفاوتی را بدست بیاورند. اگر هر دو سرعت کلاک مشابهی داشته باشند چرا این موضوع اتفاق می افتد؟

تایمینگ رم یا RAM Timings تاخیر تراشه حافظه را اندازه گیری می کند. به عنوان مثال معروف ترین پارامتر را که CAS Latency ( یا CL یا زمان دسترسی) می نامند را در نظر بگیرید که به ما می گوید ماژول حافظه در بازگشت داده درخواست شده توسط پردازنده چند سیکل ساعت تاخیر داشته است. یک ماژول حافظه با CL9 برای تحویل داده درخواستی 9 سیکل ساعت تاخیر خواهد داشت در حالی که یک ماژول حافظه با CL7 برای تحویل این داده ها 7 سیکل ساعت تاخیر خواهد داشت اما هر دوی این حافظه ها ممکن است سرعت کلاک مشابهی داشته باشند، که در این حالت حافظه دوم سریعتر خواهد بود چونکه زودتر داده ها را تحویل می دهد. این مسئله به عنوان تاخیر یا Latency شناخته می شود. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید این حافظه دارای تاخیر CL7 است.

 درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم

 
تایمینگ رم با یک سری اعداد نمایش داده می شود برای مثال 4-4-4-8, 5-5-5-15, 7-7-7-21 یا 9-9-9-24. این اعداد نشان دهنده تعداد سیکل ساعت هایی است که حافظه برای انجام یک عملیات خاص استفاده می کند. عدد کوچکتر نشان دهنده حافظه سریعتر است. ماژول حافظه تصویر بالا دارای تایمینگ 7-7-7-18 است در حالی که ماژول حافظه زیر دارای تایمینگ 8-8-8-24 است.

 درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم

عملیاتی که این اعداد نشان می دهند عبارتند از CL-tRCD-tRP-tRAS-CMD . برای درک این عمیات توجه داشته باشید که حافظه به صورت داخلی به عنوان یک ماتریس سازماندهی شده است که داده در تقاطع سطرها و ستون ها ذخیره می شوند.

  • CL یا CAS Latency – مدت زمان بین ارسال یک دستور به حافظه و زمانی که حافظه شروع به پاسخ به این در خواست می کند را CL می نامند. یا مدرت زمانی که طول می کشد پردازنده برای برخی اطلاعات از حافظه درخواست کند و این اطلاعات برگشت داده شوند را CL می نامند.
  • tRCD یا RAS to CAS Delay – مدت زمان بین فعالسازی خط (RAS) و ستون (CAS) که اطلاعات در ماتریس ذخیره می شوند را نشان می دهد.
  • tRP یا RAS Precharge – مدت زمان بین غیرفعال کردن دسترسی به یک خط از داده و شروع دسترسی به خط داده دیگر را tRP می نامند.
  • tRAS یا Active to Precharge Delay – مدت زمانی که حافظه منتظر می ماند تا دسترسی بعدی به حافظه شروع شود را نشان می دهد.
  • CMD یا Command Rate – مدت زمان بین فعال شدن تراشه حافظه و زمانی که اولین دستور به حافظه فرستاده می شود را نشان می دهد. گاهی اوقات این مقدار اعلام نمی شود. اما معمولا برابر با T1 (1 سیکل ساعت) یا T2 ( 2 سیکل ساعت) است.

معمولا شما هنگام پیکربندی خود برای استفاده از تایمینگ استاندارد حافظه دو گزینه خواهید داشت که معمولا در راه اندازی مادربرد پیکربندی حافظه به Auto تنظیم شده است و یا برای استفاده از تایمینگ حافظه کمتر پیکربندی سیستم شما به صورت دستی انجام شده است که ممکن است عملکرد سیستم شما را افزایش دهد. توجه داشته باشید که همه مادربردها به شما امکان تغییر تایمینگ حافظه را نمی دهند بنابراین برخی مادربردها ممکن است توانایی اجرای تایمینگ پایین را نداشته باشند و به همین دلیل ممکن است ماژول حافظه شما برای تنظیمات تایمینگ بالاتری پیکربندی شده باشد.

 درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم


در هنگام اورکلاک کردن حافظه شما ممکن است نیاز به افزایش تایمینگ حافظه داشته باشید تا سیستم به صورت پایداری اجرا شود. در اینجا نکته خیلی جالبی وجود دارد. با توجه به افزایش تایمینگ حافظه ممکن است عملکرد کمتری داشته باشند هر چند به علت تاخیری که در بالا در مورد آن صحبت کردیم پیکربندی کنونی سرعت کلاک بالاتری را اجرا می کند.

این یکی دیگر از مزایای ماژول های حافظه ای است که مختص اورکلاک کردن به فروش می رسند. علاوه بر اینکه سازنده تضمین می کند که ماژول حافظه شما به سرعت کلاک برچسب گذاری شدت دست پیدا خواهد کرد، همچنین تضمین می کند که شما قادر خواهید بود تایمینگ برچسب گذاری شده را تا حداکثر کلاک برچسب گذاری شده حفظ کنید. برای مثال برای ماژول های DDR3-1333/PC3-10600 حتی شما ممکن است به 1600 مگاهرتز دست پیدا کنید، در این ماژول ممکن است به افزایش تایمینگ حافظه نیاز پیدا کنید این در حالی است که در DDR3-1600/PC3-12800 سازنده تضمین می کند که شما قادر به دستیابی 1600 مگاهرتز با حفظ تایمینگ برچسب گذاری شده خواهید بود.

تاثیر CAS Latency (CL) روی سرعت رم

همانطور که قبلا اشاره کردیم CAS Latency (CL) شناخته شده ترین پارامتر حافظه است. این پارامتر به ما می گوید که برای بازپست اطلاعات در خواستی حافظه چند سیکل ساعت تاخیر خواهد داشت. یک حافظه با CL=7 برای تحویل داده 7 سیکل ساعت تاخیر خواهد داشت در حالی که حافظه ای با CL=9 برای انجام همین عملیات 9 سیکل ساعت تاخیر خواهد داشتو. بنابراین اگر این دو ماژول سرعت کلاک مشابهی داشته باشند حافظه ای که دارای CL پایین تری است سریعتر خواهد بود. توجه داشته باشید که سرعت کلاک در اینجا همان سرعت کلاک واقعی است که ماژول حافظه اجرا می کند ( یعنی نصف سرعت کلاک برچسب گذاری شده). حافظه های DDR,DDR2 و DDR3 می توانند در هر سیکل ساعت دو برابر اطلاعات را تحویل دهند بنابراین با سرعت کلاک واقعی دوبرابریشان رتبه بندی می شوند. در شکل زیر شما می توانید نحوه کار CL را مشاهده بفرمایید. در اینجا یک ماژول با CL=7 و یک ماژول با CL=9 نشان داده شده است. مستطیل آبی دستور خواندن را نشان می دهد.

 درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم

یک حافظه با CL=7 نسبت به یک حافظه با CL=9 یک حافظه با 22.2 درصد بهبود در تاخیر حافظه را نشان می دهد با وجود اینکه هر دو سرعت کلاک مشابهی دارند. شما می توانید تاخیر حافظه را تا زمانی که تحویل داده ها شروع می شوند محاسبه کنید. دوره هر سیکل ساعت خیلی ساده می تواند از طریق فرمول زیر محاسبه شود:

T = 1 / f

 بنابراین این دوره از هر سیکل ساعت حافظه DDR3-1333 می تواند 1333 مگاهرتر ( کلاک 666.66 مگاهرتز) می تواند 1.5 نانو ثانیه، 1 نانو ثانیه باشد. به خاطر داشته باشید که شما باید سرعت کلاک واقعی را استفاده کنید که نصف سرعت کلاک برچسب گذاری شده است. بنابراین حافظه DDR3-1333 اگر CL=7 داشته باشد می تواند برای شروع تحویل داده ها 10.5 نانوثانیه تاخیر داشته باشد و اگر C:=9 باشد این تاخیر می تواند 13.5 نانوثانیه باشد.

تاثیر RAS to CAS Delay (tRCD) روی سرعت حافظه

هر تراشه حافظه از داخل به صورت یک ماتریس سازماندهی شده است. در تقاطع هر سطر و ستون یک خازن کوچک وجود دارد که مسئول نگهداری 0 یا 1 است. داخل حافظه، فرآیند دسترسی به داده های ذخیره شده به این صورت انجام می شود که اول سطری که در آن داده واقع شده است فعال می شود و بعد ستون فعال می شود. این فعالسازی توسط دو سیگنال کنترلی به نام های RAS (Row Address Strobe) و CAS (Column Address Strobe) انجام می شود. هر چه زمان بین این دو فعالسازی کمتر باشد بهتر است و داده ها زودتر خوانده می شوند. RAS to CAS Delay یا tRCD این زمان را اندازه گیری می کند. در شکل زیر حافظه ای با tRCD=3 به تصویر کشده شده است. همانطور که مشاهده می کنید RAS to CAS Delay برابر با تعداد سیکل های ساعتی است که بین دستور Active و دستور Read یا Write واقع شده است. مانند CAS Latency، عملیات RAS to CAS Delay یا سرعت کلاک واقعی کار می کند که نصف سرعت کلاک برچسب گذاری شده است. هر چقدر این پارامتر کمتر باشد حافظه سریعتر خواهد بود و حافظه سریعتر اطلاعات را می خواند و می نویسد.

 درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم

تاثیر RAS Precharged (tRP) روی سرعت حافظه

بعد از اینکه اطلاعات از حافظه جمع آوری شد، یک دستور به نام Precharge باید صادر شود که اجازه می دهد تا یک سطر حافظه بسته شود و یک سطر جدید فعال شود. RAS Precharge time (tRP) به مدت زمان بین ارسال دستور Precharge و ارسال دستور Active بعدی اشاره دارد. همانطور که در بالا مشاهده کردید دستور Active یک سیکل خواندن یا نوشتن را شروع می کند. در شکل زیر شما می توانید حافظه ای با tRP=3 را مشاهده کنید. مانند پارامترهای دیگر، این پارامتر هم با سرعت کلاک واقعی حافظه کار می کند. هر چقدر RAS Precharge پایین تر باشد حافظه سریعتر خواهد بود و دستور Active زودتر ارسال خواهد شد.

درک سرعت، تاخیر و تایمینگ رم (RAM Timings) – قسمت دوم


علاوه بر پارامترهایی که در بالا بدانها اشاره کردیم دو پارامتر زیر نیز وجود دارند که آنها هم با سرعت کلاک واقعی حافظه کار می کنند:

  • Active to Precharge Delay (tRAS) – بعد ازسال یک دستور Active صادر می شود تا زمانی که tRAS سپری نشده باشد دستور Precharge دیگری نمی توان ارسال کرد. بنابراین این پارامتر تا زمانی که حافظه بتواند شروع به خواندن یا نوشتن یک سطر دیگر کند محدود می شود.
  • Command Rate (CMD) – به فاصله زمانی که تراشه حافظه فعال می شود و زمانی که بتوان به حافظه دستور ارسال کرد اشاره دارد. این پارامتر با حرف T نشان داده می شود و ممکن است مقدار 1T یا 2T داشته باشد که به معنای 1 یا 2 سیکل ساعت است.

نظرات بازدیدکنندگان