Тайминги RAM: CAS, RAS, tRCD, tRP, tRAS с пояснениями

Оперативная память на самом деле является одним из наиболее важных компонентов компьютера, но когда дело доходит до решения о покупке, на нее редко вкладывают столько же усилий и усилий, сколько на другие компоненты. Обычно емкость – это единственное, что, кажется, волнует обычных потребителей, и хотя это оправданный подход, ОЗУ – это нечто большее, чем просто размер памяти, которую она хранит. Несколько важных факторов могут определять производительность и эффективность ОЗУ, и, вероятно, два из самых важных из них – это частота и время.

GSkill TridentZ RGB – фантастический комплект оперативной памяти для систем Ryzen – Изображение: GSkill

Частота ОЗУ – это довольно простое число, которое описывает тактовую частоту, на которую рассчитана работа ОЗУ. Он четко упоминается на страницах продуктов и следует простому правилу «чем выше, тем лучше». В настоящее время часто встречаются комплекты ОЗУ, рассчитанные на 3200 МГц, 3600 МГц, 4000 МГц или даже выше. Другая более сложная часть истории – это задержка или «тайминги» ОЗУ. Их гораздо сложнее понять и может быть непросто понять с первого взгляда. Давайте углубимся в то, что на самом деле такое тайминги RAM.

Что такое тайминги RAM?

Хотя частота является одним из наиболее разрекламированных показателей, тайминги ОЗУ также играют большую роль в общей производительности и стабильности ОЗУ. Тайминги измеряют задержку между различными общими операциями на микросхеме ОЗУ. Поскольку задержка – это задержка между операциями, она может серьезно повлиять на производительность ОЗУ, если она превысит определенный предел. Тайминги ОЗУ отражают внутреннюю задержку, которую может испытывать ОЗУ при выполнении различных операций.

Время RAM измеряется в тактах. Возможно, вы видели строку чисел, разделенных тире на странице продукта комплекта RAM, которая выглядит примерно как 16-18-18-38. Эти числа известны как тайминги набора RAM. По сути, поскольку они представляют задержку, чем меньше, тем лучше, когда дело доходит до таймингов. Эти четыре числа представляют так называемые «основные тайминги» и оказывают наиболее значительное влияние на задержку. Есть и другие суб-тайминги, но пока мы обсудим только первичные тайминги.

4 основных тайминга ОЗУ представлены следующим образом – Изображение: Tipsmake

Основные сроки

В любом списке продуктов или на фактической упаковке время указано в формате tCL-tRCD-tRP-tRAS, что соответствует 4 основным временам. Этот набор оказывает наибольшее влияние на фактическую задержку набора оперативной памяти и является точкой фокусировки при разгоне. Следовательно, порядок чисел в строке 16-18-18-38 сразу показывает нам, какое первичное время имеет какое значение.

Задержка CAS (tCL / CL / tCAS)Задержка CAS – Изображение: MakeTechEasier

Задержка CAS – это наиболее важный основной момент времени, который определяется как количество циклов между отправкой адреса столбца в память и началом данных в ответ. Это наиболее часто сравниваемые и рекламируемые сроки. Это количество циклов, необходимое для чтения первого бита памяти из DRAM с уже открытой правильной строкой. Задержка CAS – это точное число, в отличие от других чисел, которые представляют собой минимумы. Этот номер должен быть согласован между памятью и контроллером памяти.

По сути, задержка CAS – это время, необходимое памяти для ответа ЦП. При обсуждении CAS необходимо учитывать еще один фактор, поскольку CL нельзя рассматривать отдельно. Мы должны использовать формулу, которая преобразует рейтинг CL в фактическое время, выраженное в наносекундах, которое основано на скорости передачи данных RAM. Формула: (CL / скорость передачи) x 2000. Используя эту формулу, мы можем определить, что комплект RAM, работающий на частоте 3200 МГц с CL16, будет иметь фактическую задержку 10 нс. Теперь это можно сравнить с наборами с разными частотами и таймингами.

Задержка RAS в CAS (tRCD)Задержка RAS в CAS – Изображение: MakeTechEasier

RAS в CAS – это потенциальная задержка для операций чтения / записи. Поскольку модули RAM используют сеточную структуру для адресации, пересечение номеров строк и столбцов указывает конкретный адрес памяти. tRCD – это минимальное количество тактов, необходимое для открытия строки и доступа к столбцу. Время, необходимое для чтения первого бита памяти из DRAM без какой-либо активной строки, приведет к дополнительным задержкам в виде tRCD + CL.

tRCD можно рассматривать как минимальное время, необходимое ОЗУ для перехода к новому адресу.

Время предварительной зарядки ряда (tRP)Время предварительной зарядки строки – Изображение: MakeTechEasier

В случае открытия неправильной строки (это называется пропуском страницы), строка должна быть закрыта (так называемая предварительная зарядка), а следующая должна быть открыта. Только после этой предварительной зарядки можно получить доступ к столбцу в следующей строке. Следовательно, общее время увеличивается до tRP + tRCD + CL.

Технически он измеряет задержку между выдачей команды предварительной зарядки для ожидания или закрытия одной строки и активацией команды для открытия другой строки. tRP идентичен второму числу tRCD, поскольку одни и те же факторы влияют на задержку в обеих операциях.

Время активности строки (tRAS)Время активности строки – Изображение: MakeTechEasier

Также известное как «Задержка активации до предварительной зарядки» или «Минимальное время активности RAS», tRAS – это минимальное количество тактов, требуемых между активной командой строки и выдачей команды предварительной зарядки. Это совпадает с tRCD, и это просто tRCD + CL в модулях SDRAM. В остальных случаях это примерно tRCD + 2xCL.

tRAS измеряет минимальное количество циклов, которое строка должна оставаться открытой для правильной записи данных.

Командная скорость (CR / CMD / CPC / tCPD)

Также есть определенный суффикс –T, который часто можно увидеть при разгоне и который обозначает командную скорость. AMD определяет Command Rate как количество времени в циклах между выбором микросхемы DRAM и выполнением команды. Это либо 1T, либо 2T, где 2T CR может быть очень полезным для стабильности при более высоких тактовых частотах памяти или для конфигураций с 4 модулями DIMM.

CR иногда также называют командным периодом. В то время как 1T быстрее, 2T может быть более стабильным в определенных сценариях. Он также измеряется в тактах, как и другие тайминги памяти, несмотря на уникальное обозначение –T. Разница в производительности между ними незначительна.

Влияние более низкого тайминга памяти

Поскольку тайминги обычно соответствуют задержке набора RAM, более низкие тайминги лучше, поскольку это означает меньшую задержку между различными операциями RAM. Как и в случае с частотой, существует точка уменьшения отдачи, когда улучшение времени отклика будет в значительной степени сдерживаться скоростью других компонентов, таких как ЦП или общей тактовой частотой самой памяти. Не говоря уже о том, что снижение таймингов определенной модели ОЗУ может потребовать от производителя дополнительного биннинга, что, в свою очередь, приведет к снижению урожайности и более высокой стоимости.

Хотя в разумных пределах, более низкие тайминги RAM обычно улучшают производительность RAM. Как мы видим в следующих тестах, более низкие общие тайминги (и, в частности, задержка CAS) действительно приводят к улучшению, по крайней мере, с точки зрения чисел на графике. Может ли улучшение восприниматься обычным пользователем во время игры или во время рендеринга сцены в Blender – это совсем другая история.

Влияние различных таймингов и частот ОЗУ на время рендеринга в Corona Benchmark – Изображение: TechSpot

Точка убывающей доходности быстро устанавливается, особенно если мы опускаемся ниже CL15. На этом этапе, как правило, время и задержка не являются факторами, сдерживающими производительность ОЗУ. Другие факторы, такие как частота, конфигурация ОЗУ, возможности ОЗУ материнской платы и даже напряжение ОЗУ, могут быть задействованы в определении производительности ОЗУ, если задержка достигает точки убывающей отдачи.

Время и частота

Частота и тайминги ОЗУ взаимосвязаны. Просто невозможно получить лучшее из обоих миров в массовых потребительских наборах RAM. Как правило, по мере увеличения номинальной частоты комплекта RAM тайминги становятся более слабыми (тайминги увеличиваются), чтобы несколько компенсировать это. Частота, как правило, немного перевешивает влияние таймингов, но бывают случаи, когда доплачивать за высокочастотный комплект RAM просто не имеет смысла, поскольку тайминги становятся слабее, а общая производительность страдает.

Хорошим примером этого являются споры между ОЗУ DDR4 3200 МГц CL16 и ОЗУ DDR4 3600 МГц CL18. На первый взгляд может показаться, что комплект 3600Mhz быстрее и тайминги не намного хуже. Однако, если мы применим ту же формулу, которую мы обсуждали при объяснении задержки CAS, история принимает другой оборот. Ввод значений в формулу: (CL / Скорость передачи) x 2000 для обоих комплектов RAM дает результат, что оба комплекта RAM имеют одинаковую реальную задержку 10 нс. Хотя да, существуют и другие различия в субтимингах и способе настройки ОЗУ, но аналогичная общая скорость делает комплект 3600 МГц худшим из-за его более высокой цены.

Результаты тестов различных частот и задержек – Изображение: GamersNexus

Как и в случае с таймингом, мы довольно скоро достигаем точки уменьшения отдачи и с частотой. Как правило, для платформ AMD Ryzen DDR4 3600 МГц CL16 считается оптимальным выбором как по таймингу, так и по частоте. Если мы перейдем к более высокой частоте, такой как 4000 МГц, то не только ухудшатся тайминги, но даже поддержка материнской платы может стать проблемой для чипсетов среднего уровня, таких как B450. Мало того, что на Ryzen часы Infinity Fabric и часы контроллера памяти должны быть синхронизированы с частотой DRAM в соотношении 1: 1: 1 для достижения наилучших возможных результатов, а выход за пределы 3600 МГц нарушает эту синхронизацию. Это приводит к увеличению задержки, общей нестабильности и неэффективной частоте, что делает эти комплекты ОЗУ в целом плохим соотношением цены и качества. Как и в отношении таймингов, необходимо установить золотую середину, и лучше всего придерживаться разумных частот, таких как 3200 МГц или 3600 МГц, при более жестких временных интервалах, таких как CL16 или CL15.

Разгон

Разгон оперативной памяти – один из самых утомительных и вспыльчивых процессов, когда приходится возиться с компьютером. Энтузиасты вникали в этот процесс не только для того, чтобы выжать из своей системы все до последнего кусочка производительности, но и из-за проблем, связанных с этим процессом. Основное правило разгона оперативной памяти простое. Вы должны достичь максимально возможной частоты, сохраняя при этом одинаковые тайминги или даже сокращая тайминги, чтобы получить лучшее из обоих миров.

Оперативная память – один из самых чувствительных компонентов системы, и обычно ее не следует настраивать вручную. Поэтому производители оперативной памяти включают предустановленную функцию разгона, известную как «XMP» или «DOCP», в зависимости от платформы. Предполагается, что это будет предварительно протестированный и подтвержденный разгон, который пользователь может включить через BIOS, и чаще всего это самый оптимальный уровень производительности, который нужен пользователю.

Калькулятор DRAM для Ryzen от «1usmus» – фантастический инструмент для ручного разгона на платформах AMD.

Если вы действительно хотите разогнать оперативную память вручную, вам может помочь наше подробное руководство по разгону оперативной памяти. Тестирование стабильности при разгоне – самая сложная часть разгона оперативной памяти, поскольку для правильного выполнения может потребоваться много времени и много сбоев. Тем не менее, эта задача может быть хорошим опытом для энтузиастов, а также может привести к некоторому приросту производительности.

Заключительные слова

ОЗУ, безусловно, является одним из наиболее недооцененных компонентов системы, который может существенно повлиять на производительность и общую скорость отклика системы. Тайминги ОЗУ играют большую роль в этом, определяя задержку, которая присутствует между различными операциями с ОЗУ. Более сжатые тайминги, безусловно, приводят к повышению производительности, но есть точка уменьшения отдачи, которая затрудняет ручной разгон и ужесточение таймингов для минимального прироста производительности.

Достижение идеального баланса между частотой ОЗУ и таймингами при одновременном контроле стоимости ОЗУ – лучший способ принять решение о покупке. Наш выбор лучших комплектов оперативной памяти DDR4 в 2020 году может быть полезен при принятии обоснованного решения относительно вашего выбора оперативной памяти.