activate to precharge delay tras что это
Влияние таймингов памяти на производительность компьютера
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!
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 (CAS)- это количество тактов от момента запроса данных до их считывания с модуля памяти. Одна из важнейших характеристик модуля памяти.
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
Компания OCZ, признанный авторитет в производстве модулей памяти для аксессуаров, сегодня выпускает очень быстрые модули DDR-II. Большинство производителей памяти DDR-II используют задержки 4-4-4-12 или 4-5-5-12. Это позволяет менее качественным и, соответственно, более дешёвым чипам памяти работать на заявленных частотах. Как правило, снизить задержки из BIOS в этих модулях не удаётся. Мы приняли решение использовать память OCZ PC2-5400 Titanium, имеющую тайминги 4-2-2-8.
Память OCZ серии Titanium может похвастаться тем, что на неё установлены медные распределители тепла с титановым покрытием. По утверждению компании OCZ, каждый модуль памяти перед продажей тестируется на стабильность, что исключает попадание брака на прилавки магазинов. А кроме того, при штатном напряжении памяти DDR-2 равным 1.8 Вольт, память OCZ Titanium рассчитана на работу при напряжении 2.1 Вольт. То есть, для энтузиастов и оверклокеров разгон практически гарантирован. Несмотря на то, что память OCZ Titanium рассчитана на частоту 667 МГц, мы будем тестировать её на стандартной для современных компьютеров частоте 533 МГц, чтобы отражать реальную скорость, хотя, конечно, велик соблазн разогнать такую красоту.
Два модуля памяти OCZ Titanium PC2-5400 объёмом по 512 Мб готовы и ждут своей очереди.
Теперь осталось подобрать хорошую тестовую платформу. Мы решили использовать компьютер, собранный на базе barebone-платформы Shuttle SB95P V2.
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.
Тестировать память надо в разных приложениях, чтобы увидеть разницу в скорости или наоборот показать, что её нет. Здесь нам потребуются следующие тесты:
Разновидности таймингов оперативной памяти
Если вам когда-либо приходилось интересоваться параметрами работы такой важной системы компьютера, как оперативная память, то вам наверняка, не раз встречался такой термин, как тайминги оперативной памяти. Что же он обозначает, и в чем заключается важность этого параметра? Попытаемся разобраться в данном вопросе.
Что представляют собой тайминги ОЗУ
Основными параметрами оперативной памяти, как известно, являются технология ее работы (например, DDR 1, 2 или 3), ее объем, а также тактовая частота. Но помимо этих параметров довольно важным, хотя и не всегда учитываемым параметром являются характеристики латентности памяти или так называемые тайминги. Тайминги оперативной памяти определяются количеством времени, которое требуется микросхемам ОЗУ, чтобы выполнить определенные этапы операций чтения и записи в ячейку памяти и измеряются в тактах системной шины. Таким образом, чем меньше будут значения таймингов модуля памяти, тем меньше модуль будет тратить времени на рутинные операции, тем большее быстродействие он будет иметь и, следовательно, тем лучше будут его рабочие параметры. Тайминги во многом влияют на производительность работы модуля ОЗУ, хотя и не так сильно, как тактовая частота.
Разновидности таймингов
К числу основных относятся:
Аббревиатура CAS обозначает Column Address Strobe (строб-сигнал адреса колонки), а RAS — Row Address Strobe (строб-сигнал адреса строки).
Часто, хотя и не всегда, производители микросхем ОЗУ используют четвертый и пятый тайминги. Ими являются Row Active Time (TRAS), обычно приблизительно равный сумме второго тайминга (TRCD) и квадрата тайминга CL, а также Command rate.
Все тайминги обычно указываются на маркировке микросхемы памяти в следующем порядке: CL-TRCD-TRP-TRAS. Например, обозначение 5-6-6-18 свидетельствует о том, что у микросхемы памяти значение CAS Latency равно 5 тактам, RAS to CAS Delay и RAS Precharge равны 6 тактам, значение Row Active Time – 18 тактам.
Тайминг CAS Latency является одним из самых важных таймингов модуля оперативной памяти. Он определяет время, которое требуется модулю памяти, чтобы выбрать необходимый столбец в строке памяти после поступления запроса от процессора на чтение ячейки.
RAS to CAS Delay (TRCD)
Этот тайминг определяет число тактов, которое проходит между снятием сигнала RAS, означающего выбор определенной строки памяти и подачей сигнала CAS, при помощи которого осуществляется выбор определенного столбца (ячейки) в строке памяти.
Этот параметр задает количество времени в тактах, которое проходит между сигналом на предварительную зарядку Precharge и открытием доступа к следующей строке данных.
Это тайминг определяет время, в течение которого является активной одна строка модуля памяти. Также в некоторых источниках он может называться SDRAM RAS Pulse Width, RAS Active Time, Row Precharge Delay или Active Precharge Delay.
Иногда для характеристики модуля памяти также используется тайминг Command Rate. Он определяет общую задержку при обмене командами между контроллером памяти и модулем ОЗУ. Обычно равен всего 1-2 тактам.
Также для определения параметров работы ОЗУ иногда используются вспомогательные тайминги оперативной памяти, такие, как RAS to RAS Delay, Write Recovery Time, Row Cycle Time, Write To Read Delay и некоторые другие.
Настройка таймингов средствами BIOS
В большинстве случаев BIOS устанавливает тайминги автоматически. Как правило, вся необходимая информация о таймингах содержится в специальной микросхеме SPD, которая присутствует в любом модуле памяти. Однако при необходимости значения таймингов можно устанавливать и вручную – BIOS большинства материнских плат предоставляет для этого широкие возможности. Обычно для управления таймингами используется опция DRAM Timings, в которой пользователь может установить значения основных таймингов — CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge и Row Active Time, а также ряда дополнительных. Кроме того, пользователь может оставить значения, используемые BIOS по умолчанию, выбрав вариант Auto.
Пример окна настройки таймингов BIOS
Почему возникает необходимость в самостоятельной установке таймингов? Это может потребоваться в разных случаях, например в ходе мероприятий по разгону оперативной памяти. Как правило, установка меньших значений таймингов позволяет увеличить быстродействие оперативной памяти. Однако в ряде случаев бывает полезной и установка больших значений таймингов по сравнению с номиналом – это позволяет улучшить стабильность работы памяти. Если вы затрудняетесь с установкой данных параметров и не знаете, какие величины таймингов лучше всего установить, то следует довериться значениям BIOS по умолчанию.
Заключение
Тайминги представляют собой числовые параметры, отражающие задержки выполнения операций в микросхеме памяти, обусловленные спецификой работы модулей ОЗУ. Они относятся к числу важных характеристик оперативной памяти, от которых во многом зависит производительность ОЗУ. При выборе модулей памяти следует руководствоваться следующим правилом – чем меньше будет значение таймингов для памяти, работающей по одной и той же технологии (DDR 1, 2 или 3), тем лучше будут скоростные параметры модуля. Номинальные значения таймингов для любых модулей ОЗУ определяются производителем модулей и хранятся в чипе SPD. Тем не менее, в ряде случаев пользователи могут менять значение стандартных таймингов при помощи средств BIOS.
Что такое тайминги?
Сегодня мы поговорим о наиболее точном определении таймингов и подтаймингов. Большинство статей в сети обладают ошибками и неточностями, а в очень достойных материалах не всегда рассмотрены все тайминги. Мы же постараемся восполнить этот пробел и дать как можно полную характеристику тем или иным временным задержкам.
Теперь разберем каждый по очереди. Схема таймингов включает в себя задержки CL-Trcd-Trp-Tras соответственно. 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 ее 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.
Это все основные тайминги. Остальные тайминги имеют меньшее влияние на производительность, а потому их называют подтаймингами.
Надеемся, что представленная нами информация поможет вам разобраться в обозначении таймингов памяти, насколько они важны и за какие параметры они отвечают.
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.